(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 202210909524.7 (22)申请日 2022.07.29 (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 沈锡钢　史志勇　冯凯　李长晖　 李洪军　 (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 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 113/14(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预 测方法 (57)摘要 本申请属于发动机寿命 预测技术领域， 具体 涉及一种航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预 测方法。 该方法包括通过典型试验， 得到各层材 料的本构 模型； 对脉冲压力载荷下软管橡胶表面 的动态应变进行测量， 得到应变时间历程， 结合 压力‑橡胶表面应变曲线和压力 ‑钢丝应力模型， 计算得到钢丝应力时间历程； 采用循环计数法， 将钢丝应力时间历程分解为一个个不同幅值的 全循环， 取出所有的全循环， 记录幅值和均值， 并 进行频次统计， 基于钢丝的疲劳寿命模型和疲劳 理论， 计算得到该载荷下的疲劳寿命。 本申请有 效的缩短试验周期、 节省了试验成本 。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115292996 A 2022.11.04 CN 115292996 A 1.一种航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 所述 聚四氟乙烯软管包括内层的 聚四氟乙烯内管、 外层的硫化橡胶层以及位于两者之间的钢丝编织层， 其特征在于， 所述方 法包括： 步骤一、 确定聚四氟乙烯软 管的各层结构尺寸 参数； 步骤二、 对聚四氟乙烯软 管内的各层结构进行拉伸试验， 得到各层材 料的本构模型； 步骤三、 在指定边界条件下， 对试样软管进行充液加压实验， 测量从零到最大压力范围 内橡胶层表面的应 变， 绘制压力应 变曲线； 步骤四、 根据步骤一的结构尺寸 参数构建聚四氟乙烯软 管的几何实体模型； 步骤五、 根据步骤四的几何实体模型及步骤二的本构模型， 构建四氟乙烯软管的有限 元模型， 并基于有限元模型获得压力载荷下橡胶 层表面应力应 变曲线； 步骤六、 基于步骤三的试验结果验证步骤五构建的聚四氟乙烯软管有限元模型的有效 性； 步骤七、 提取聚四氟乙烯软 管内钢丝编织层的压力 ‑钢丝应力模型； 步骤八、 对编织用钢丝进行单轴拉伸疲劳试验， 采用幂函数形式S ‑N曲线对疲劳试验数 据进行分析， 得到钢丝的疲劳寿命 模型； 步骤九、 对脉冲压力载荷下软管橡胶表面的动态应变进行测量， 得到应变时间历程， 基 于步骤三得到的压力应变曲线和步骤七得到的压力 ‑钢丝应力模型， 计算得到钢丝应力时 间历程； 步骤十、 采用循环计数法， 将钢丝应力时间历程分解为多个不同幅值的全循环， 取出所 有的全循环， 记录幅值和均值， 并进行 频次统计， 确定该 脉冲压力载荷下的疲劳寿命。 2.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤 一中， 各层结构尺 寸参数包括聚四氟乙烯内管层的内径d1和外径d2、 硫化橡胶层的内径d3和 外径d4、 编织层钢丝直径d、 编织角 α 、 编织锭数 编织股数n及软 管长度L。 3.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤 二中， 所述钢丝编制层中的钢丝及聚四氟 乙烯内管 的材料采用弹塑性材料模型， 硫化橡胶 层的材料采用超弹性材 料模型。 4.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤 三中， 所述指定边界条件包括将所述聚四氟乙烯软管放在试验台桌面上， 左端用夹具固定 并且和液压装置相连， 右端自由并且用堵头堵住。 5.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤 四中， 构建聚四氟乙烯软 管的几何实体模型包括： 步骤S41、 确定钢带截面； 步骤S42、 确定单锭纱线空间轨 迹； 步骤S43、 以钢带截面沿轨 迹生成单锭钢带； 步骤S44、 生成方向相反的钢带及整个编织层模型； 步骤S45、 基于钢丝编制层内外的聚四氟乙烯内管与硫化橡胶层的尺寸， 建立聚四氟乙 烯软管整体的几何实体模型。 6.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292996 A 2五中， 构建四氟乙烯软管的有限元模型包括对材料参数、 接触对、 精细化网格、 边界条件和 载荷进行设置， 其中设置精细化网格进一 步包括网格无关性和长度无关性验证。 7.如权利要求1所述的航空发动机用聚四氟乙烯软管寿命预测方法， 其特征在于， 步骤 八中， 对多根并排平行钢丝施加应力比R＝1， 频率为8Hz的正弦波拉力载荷， 幂函数为σBN＝ C， 其中， σ 为钢丝应力， N 为循环寿命， B,C为材 料常数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292996 A 3