(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 202210761395.1 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中国航发湖南动力机 械研究所 地址 412002 湖南省株洲市董家塅高科园 中国航发动研所 (72)发明人 李少龙　陈芝来　何坤　刘建雄　 董红莉　谢茂阳　贺治娥　 (74)专利代理 机构 北京知联天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11594 专利代理师 孔凡梅 (51)Int.Cl. G01M 7/02(2006.01) G01M 13/00(2019.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种自锁螺母松脱 寿命分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种自锁螺母松脱寿命分析 方法， 所述方法包括： 开展自锁螺母振动松脱试 验， 建立振动频率f与自锁螺母松脱次数y的关系 曲线； 建立用于仿真分析模型， 模拟真实的试验 振动条件， 得到螺母的振动仿真加速度x与频率f 关系曲线， 从而建立加速度x与物理试验所得松 脱次数y的关系曲线。 采用 “雨流计数法 ”统计， 得 到实测信号中不同加速度值下的有效工作次数， 结合x‑y曲线， 类比疲 劳累积损伤理论， 分析自锁 螺母的松脱寿命。 本发明通过自锁螺母物理振动 试验与有限元仿真分析相结合的方式， 在设计阶 段就能预测自锁螺母的松动寿命， 提前制定自锁 螺母的使用时间限制， 避免因自锁螺母松动脱落 而造成航空发动机故障。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115265973 A 2022.11.01 CN 115265973 A 1.一种自锁螺母松脱 寿命分析 方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 开展自锁螺母物 理振动试验， 建立振动频率f与自锁螺母松脱次数y的关系曲线， 即f ‑y 曲线； 根据所述自锁螺母物理振动试验建立物理振动试验的仿真 分析模型； 对所述仿真 分析模型进行分析， 获取不同振动频率下的加速度值x， 建立x ‑f曲线； 将所述自锁螺母物理振动试验数据与所述仿真分析数据相结合， 采用指数函数进行拟 合， 得到所述自锁螺母加速度值x与所述松脱次数y的关系， 即x ‑y曲线； 基于“雨流计数法 ”及专业数据统计软件， 结合所述x ‑y曲线， 分析统计得到实测信号中 不同加速度值x与有效工作次数n的关系； 根据所述实测信号中不同加速度值x与有效工作次数n的关系， 类比疲劳累积损伤 理论 分析自锁螺母的松脱次数y。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述自锁螺母物理振动试验的装置， 包括 自锁螺母、 垫圈、 振动试验工装、 套 筒和试验螺 栓。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述自锁螺母物理振动试验， 以所述自锁 螺母开始 松动为试验终止依据。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述f ‑y曲线是指在所述物 理振动试验， 以 选定的振 幅和频率为基础， 在一定范围内取不同频率点， 通过指数函数关系式对不同频率 点与自锁螺母 振动松脱次数进行拟合得到， 其中， 所述振动频率f与所述松脱次数y成反比。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述指数函数关系式如下， 所述振动频率f与所述松脱次数y的指数函数关系为： 其中， a1、 b1为指数函数中的常数。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述物理振动仿真分析模型试验过程中自 锁螺母及螺 栓连接件的材 料、 振幅、 频率与所述自锁螺母物理振动试验保持一 致。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 对所述仿真分析模型分析的软件是有限元 分析软件。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述x‑f曲线是根据有限元分析软件， 分别计算不同频率点f对应的加速度值x， 并通过 线性函数关系式对不同频率点与对应的加速度值进行拟合建立的关系曲线， 其中， 所述振 动频率f与所述加速度值x成正比。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特 征在于， 所述线性 函数关系式如下， 振动频率f与对应的加速度值x线性 函数关系式为： x＝a2f 其中， a2为线性函数中的常数。 10.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 将所述物理振动试验数据与所述仿真分 析数据相结合， 采用指数函数进行拟合， 得到所述自锁螺母加速度值x与所述松脱次数y的 关系， 即x ‑y曲线， 具体拟合 步骤如下： 所述加速度值x与对应的松脱次数y满足指数函数关系：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115265973 A 2其中， 所述 N为实际加速度的统计 个数， 所述a、 b为所述指数函数中的常数； 类比疲劳累积损伤理论， 得到： 式中， ni为该加速度值的实际工作次数， D为总的松脱累积量。 将 ①式代入②式得： 将物理松脱试验数据与有限元仿真分析过程相结合， 选取任意两种物 理试验工况下得 到的实际寿命， 取倒数， 得到总的松脱累积量D1、 D2， 分别代入上式， 联立得： ③/④得 求出b值， 带入 ②式得： 根据上述分析， 将所述自锁螺母物理振动试验与所述仿真分析相结合， 采用指数函数 进行拟合， 可 得到所述自锁螺母加速度值x与所述松脱次数y的关系， 即x ‑y曲线。 11.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述实测信号中不同加速度值x是指航空发动机工作状态下， 通过传感器获取典型工 况下的真实振动频谱， 即T时间段内的加速度信号。 12.根据权利要求1或1 1所述的方法， 其特 征在于，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115265973 A 3