(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 202211202097.5 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 中国航发动力股份有限公司 地址 710021 陕西省西安市未央区徐家湾 (72)发明人 沈俊辉　沈纲　沈晨　赖建和　 张江伟　滕晓飞　李承彬　张军峰　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 钱宇婧 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及航空发动机低循环疲劳试验领 域， 公开了一种旋转零件疲劳试验 下陪试盘设计 方法及系统， 建立陪试盘基本模型， 通过对陪试 盘基本模型进行有 限元分析得到陪试盘基本模 型的整体等效应力分布， 并对陪试盘基本模型进 行优化得到陪试盘初步优化模型， 通过优化使 得 陪试盘在疲 劳试验下强度储备得到了提高， 并通 过与材料性能应力值以及S ‑N曲线对应应力值进 行比较以及装配要求的目标值进行比较， 使 得陪 试盘能够在真实模拟实际工作条件下达到更优 水平， 满足试验要求， 准确确定旋转零件的疲劳 寿命。 同时通过优化可以使 得陪试盘能够与试验 设备以及发动机 循环使用， 降低了试验成本 。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115408799 A 2022.11.29 CN 115408799 A 1.一种旋转 零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 确定试验设备的连接尺寸以及实际发动机零件尺寸， 分别建立陪试盘基本模型 和实际发动机 工作盘基本模型； 步骤2， 将陪试盘与实际发动机工作盘进行三维装配， 并施加试验载荷参数， 对陪试盘 基本模型和实际发动机工作盘基本模型进 行有限元分析， 得到陪试盘基本模型的整体等效 应力和位移分布值， 以及实际发动机工作盘在陪试盘基本模型试验状态下的整体等效应力 分布和最大等效应力位置及数值； 步骤3， 基于陪试盘基本模型以及陪试盘基本模型的整体等效应力分布中最大等效应 力位置建立陪试盘初步优化模型； 步骤4， 将陪试盘初步优化模型与实际发动机工作盘进行三维装配， 施加试验载荷参 数， 对陪试盘初步优化模型和实际发动机工作盘基本模型进行有限元分析， 得到陪试盘初 步优化模型的整体等效应力和位移分布值， 以及实际发动机工作盘在陪试盘初步优化模型 试验状态下的整体等效应力分布和最大等效应力位置及数值； 步骤5， 将得到的陪试盘初步优化模型的整体等效应力分布中的最大等效应力、 位移值 以及基于陪试盘初步优化模型试验参数下的工作盘整体等效应力分布和 最大等效应力位 置及数值与试验条件 对比， 当满足条件后完成旋转 零件疲劳试验下陪试盘的设计。 2.根据权利要求1所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 步骤 1中， 在建立陪试盘 基本模型中， 陪试盘 基板模型采用实心结构。 3.根据权利要求1所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 步骤 2中， 试验载荷参数包括实际工作载荷， 确定试验转速和试验温度。 4.根据权利要求1所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 步骤 3中， 基于建立陪试盘初步优化模型的过程如下： S1， 基于陪试盘 基本模型以及最大等效应力位置， 获取若干陪试盘优化 参数； S2， 根据陪试盘 基本模型初始 尺寸确定若干陪试盘优化 参数的变化范围及中值； S3， 分析若干陪试盘优化 参数的影响规 律， 得到优化 参数变化 规律图； S4， 根据优化 参数变化 规律图， 确定影响显著的优化 参数； S5， 分析影响显著的优化 参数得到优化 参数的数值； S6， 根据优化 参数的数值建立陪试盘初步优化模型。 5.根据权利要求4所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 所述 陪试盘优化参数包括腹板后缘垂直高度V1， 腹板后缘外侧与盘缘水平距离H2， 腹板后缘水 平距离H3， 腹板后缘 根部过渡圆角半径R4。 6.根据权利要求4所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 根据 若干陪试盘优化参数 的影响规律， 分别按照其中一个陪试盘优化参数在变化范围内变动， 其余陪试盘优化参数保持不变并取 的陪试盘优化参数变化范围中值， 施加相同试验载荷， 通过有限元 逐一分析 各陪试盘优化 参数的影响规 律。 7.根据权利要求1所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 步骤 5中， 试验条件如下： 当陪试盘初步优化模型的最大等效应力小于材料性能应力值以及S ‑N曲线对应应力 值， 陪试盘可实现的位移值大于装配要求的目标值， 以及基于陪试盘初步优化模型试验参权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408799 A 2数下的工作盘整体等效应力分布和 最大等效应力位置与基于实际工作载荷参数下的工作 盘整体等效应力分布和最大等效应力位置一致， 且最大等效应力数值满足标准要求的试验 载荷系数时， 完成旋转 零件疲劳试验下陪试盘的设计。 8.根据权利要求7所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计方法， 其特征在于， 根据 实际工作载荷参数对实际发动机工作盘进 行有限元分析， 得到工作盘整体等效应力分布和 最大等效应力位置及数值； 其中， 实际工作载荷参数包括装配载荷、 离心载荷、 温度载荷以 及气动载荷。 9.一种旋转 零件疲劳试验下陪试盘设计系统， 其特 征在于， 包括 第一模型建立模块， 用于确定试验设备的连接尺寸以及实 际发动机零件尺寸， 分别建 立陪试盘 基本模型和实际发动机 工作盘基本模型； 第一处理模块， 用于将陪试盘与实 际发动机工作盘进行三维装配， 并施加试验载荷参 数， 对陪试盘基本模型和实际发动机工作盘基本模型进行有限元分析， 得到陪试盘基本模 型的整体等效应力和位移分布值， 以及实际发动机工作盘在陪试盘基本模 型试验状态下的 整体等效应力分布和最大等效应力位置及数值； 第二处理模块， 用于基于陪试盘基本模型以及陪试盘基本模型的整体等效应力分布中 最大等效应力位置建立陪试盘初步优化模型； 第三处理模块， 用于将陪试盘初步优化模型与实 际发动机工作盘进行三维装配， 施加 试验载荷参数， 对陪试盘初步优化模型和实际发动机工作盘基本模型进行有限元分析， 得 到陪试盘初步优化模型的整体等效应力和位移分布值， 以及实际发动机工作盘在陪试盘初 步优化模型 试验状态下的整体等效应力分布和最大等效应力位置及数值； 比较模块， 用于将得到的陪试盘初步优化模型的整体等效应力分布中的最大等效应 力、 位移值以及基于陪试盘初步优化模型试验参数下的工作盘整体等效应力分布和最大等 效应力位置及数值与试验条件对比， 当满足条件后完成旋转零件疲劳试验下陪试盘的设 计。 10.根据权利要求9所述的一种旋转零件疲劳试验下陪试盘设计系统， 其特征在于， 所 述第二处 理模块包括： 获取模块， 用于基于陪试盘基本模型以及最大等效应力位置， 获取若干陪试盘优化参 数； 第一确定模块， 用于根据陪试盘基本模型初始尺寸确定若干陪试盘优化参数的变化范 围及中值； 第一分析模块， 用于分析若干陪试盘优化 参数的影响规 律， 得到优化 参数变化 规律图； 第二确定模块， 用于根据优化 参数变化 规律图， 确定影响显著的优化 参数； 第二分析模块， 用于分析影响显著的优化 参数得到优化 参数的数值； ； 第二模型建立模块， 用于根据优化 参数的数值建立陪试盘初步优化模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408799 A 3