(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211042485.1 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 李莹　耿瑞　王威　吴云伍　 蔚夺魁　杜少辉　曹航　李瑾亮　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 郭鹏鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 蠕变本构模型构建及其航空发动机涡轮叶 片蠕变预测方法 (57)摘要 本申请一方面提供一种蠕变本构模型构建 方法， 包括： 构建减速蠕变阶段的蠕变曲线； 构建 恒速蠕变阶段的蠕变曲线； 构建加速蠕变阶段的 蠕变曲线； 将本蠕变构模型参数与温度、 应力进 行关联； 构建蠕变本构模型。 另 一方面提供一种 航空发动机涡轮叶片蠕变预测方法， 包括： 构建 涡轮叶片三维有限元模型， 在其上施加工作载 荷， 计算涡轮叶片三维有限元模型节点的应力、 应变及其 温度； 基于涡轮叶片三维有限元模型节 点的应力、 应变及其温度， 利用上述的蠕变本构 模型构建方法构建的模型， 计算蠕变变形及其松 弛应力。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115470721 A 2022.12.13 CN 115470721 A 1.一种蠕变本构模型构建方法， 其特 征在于， 包括： 构建减速蠕变阶段的蠕变曲线： εP＝β ln( α t+1)， 构建恒速蠕变阶段的蠕变曲线： 构建加速蠕变阶段的蠕变曲线： εT＝θ(exp[ω(t ‑tS/T)]‑1)， 将本蠕变构模型参数与温度、 应力进行关联： 构建蠕变本构模型： εc＝ εp+ εs+ εT； 其中， εP、 εS、 εT为减速蠕变阶段、 恒速蠕变阶段、 加速蠕变阶段的蠕变 应变； 为减速蠕变阶段、 恒速蠕变阶段、 加速蠕变阶段的蠕变 应变率； 为减速蠕变阶段的初始蠕变率； t为考虑蠕变的工作时间； tP/S为减速蠕变阶段、 恒速蠕变阶段的转换时刻； tS/T为恒速蠕变阶段、 加速蠕变阶段的转换时刻； α、 β 为减速蠕变阶段曲线的参数， α 为表征减速蠕变阶段曲线弯曲程度的参数， 在t＝0s 时刻， 减速蠕变阶段的初始蠕变率 ω、 θ为加速蠕变阶段曲线的参数， ω为表征加速蠕变阶段曲线弯曲程度的参数， 在t＝ tS/T时刻， 恒速蠕变阶段蠕变率 C为常数； εP/S为减速蠕变阶段、 恒速蠕变阶段的转换时的蠕变 应变； A0、 A1、 A2为蠕变本构模型参数， 对应于 α 、 ω有不同的参数值； T为蠕变时的温度； σ 为蠕变时的应力； E为材料的弹性模量。 2.根据权利要求1所述的蠕变本构模型构建方法， 其特 征在于， 还包括： 根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对 减速蠕变阶段的初始蠕变率进行拟合： 根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对减速蠕变阶段曲线的弯曲程度进行拟 合： α ＝exp{b1+b2/T+b3In(sinh(b4σ /E))}； 根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对恒速蠕变阶段的蠕变率进行拟合：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115470721 A 2根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对加速蠕变阶段曲线的弯曲程度进行拟 合： ω＝exp{d1+d2/T+d3In(sinh(d4σ /E))}； 其中， a1、 a2、 a3、 a4为减速蠕变阶段的初始蠕变率的蠕变本构模型工程 参数； b1、 b2、 b3、 b4为减速蠕变阶段曲线的弯曲程度的蠕变本构模型工程 参数； c1、 c2、 c3、 c4为恒速蠕变阶段的蠕变率的蠕变本构模型工程 参数； d1、 d2、 d3、 d4为加速蠕变阶段曲线的弯曲程度的蠕变本构模型工程 参数。 3.根据权利要求2所述的蠕变本构模型构建方法， 其特 征在于， 根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对减速蠕变阶段曲线的弯曲程度进行拟 合时， 以减速蠕变阶段、 恒速蠕变阶段的转换时刻的对应关系， 求取减速蠕变阶段曲线的弯 曲程度： 根据对应于不同蠕变温度、 应力的蠕变曲线， 对加速蠕变阶段曲线的弯曲程度进行拟 合时， 以加速蠕变阶段 结束时刻的对应关系， 求取加速蠕变阶段曲线的弯曲程度： 其中， 为加速蠕变阶段 结束时刻蠕变率； ttotal为加速蠕变阶段 结束时刻。 4.根据权利要求1所述的蠕变本构模型构建方法， 其特 征在于， 还包括： 根据材料在不同温度下的弹性模量测量数据， 拟合材料的弹性模量随温度变化的关 系： E＝E0+E1T+E2T2+E3T3+E4T4+E5T5； 其中， E0、 E1、 E2、 E3、 E4、 E5为以蠕变时的温度拟合蠕变材 料弹性模量的系数。 5.根据权利要求1所述的蠕变本构模型构建方法， 其特 征在于， 还包括： 以恒速蠕变阶段的蠕变 应变率拟合恒速蠕变阶段的持续时间： 其中， K0、 K1、 K2、 K3、 K4、 K5为恒速蠕变阶段的蠕变 应变率拟合恒速蠕变阶段持续时间的系数。 6.一种航空发动机涡轮叶片蠕变预测方法， 其特 征在于， 包括： 构建涡轮叶片三维有限元模型， 在其上施加工作载荷， 计算涡轮叶片三维有限元模型 节点的应力、 应 变及其温度；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115470721 A 3