(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 20221079080 5.5 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七0三研 究所 地址 150078 黑龙江省哈尔滨市道里区洪 湖路35号 (72)发明人 张馨　邱中辉　孙彦博　舒春英　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种船用 燃机涡轮高温部件的持久寿命计 算评估方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种船用 燃机涡轮 高温部件的持久寿命计算评估 方法， 采用下列步 骤： 对涡轮高温部件的使用材料进行力学性能试 验， 获得不同温度条件下的应力—应变曲线， 将 试验曲线折算成强度计算需要的不同温度条件 下应力—塑性应变曲线做为材料属性施加到强 度计算模型中。 将涡 轮高温部件温度场、 流场、 压 力场分析后， 确定的温度、 压力数据做为外载荷 条件施加到高温部件的静强度分析中， 计算得到 高温部件在实际工作条件下详细的温度、 应力数 据。 利用材料持久极限数据对高温部件进行持久 寿命的评估。 本发明能详细准确地模拟船用燃机 高温部件所有部位的应力分布， 快速全面地计算 高温部件的持久寿 命裕度。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115329620 A 2022.11.11 CN 115329620 A 1.一种船用燃 机涡轮高温部件的持久寿命计算评估方法， 其特 征是： (1)对所评估的燃 机高温部件三维几何模型进行简化， 划分有限元计算网格； (2)对高温部件计算模型施加密度、 不同温度条件下的弹性模量、 线膨胀系数、 热传导 系数， 不同温度下 材料应力—塑性应 变曲线。 (3)对部件计算模型施加温度、 气动外力载荷， 施加位移约束条件： 对计算高温部件进 行流场计算， 计算出高温部件模型结点的温度值以及局部气动压力数据； 将流场计算得到 的模型节点的温度和气动压力数据通过差值计算， 施加到静强度计算模型对应节点上； 对 计算模型施加其它外力载荷， 包括离心力、 扭矩； 对计算模型施加 位移约束， 对于循环对称 模型要施加循环对称边界约束， 接触部位施加接触约束； (4)使用有限元计算软件完成高温部件 模型的静强度计算； (5)使用二次开发后处理程序读取高温部件模型中每个节点的静强度应力、 应变计算 值； (6)利用材 料L‑M持久强度曲线计算部件高温 持久寿命 裕度值， 计算公式为： P＝f( σ )＝TA(logt+C) 其中： P为计算 参数， σ 为应力， TA为试验温度， t为试验时间， C为常数； (7)显示部件高温持久寿命裕度值彩色云图： 将步骤(6)中计算得出的部件模型每个节 点的寿命裕度值写入有限元静强度计算结果文件； 使用计算软件后处理平台读入包含节点 寿命裕度值的静强度结果文件； 利用后处 理平台显示部件高温部件持久寿命 裕度云图。 2.根据权利要求1所述的一种船用燃机涡轮高温部件的持久寿命计算评估方法， 其特 征是： 步骤(2)具体为： 通过力学实验测得材料20℃—950℃范围内应力—应变曲线； 利用不同温度条件下的 应力—应变数据推算出不同温度的弹性模量数据； 将20℃—950℃范围内应力—应变曲线 实验数据转化为计算用真实应力—应变数据， 然后折算相应温度的应力——塑性应变数 据； 材料数据处理转化使用到以下公式， 其中公式εtrue＝ln(1+εnom)、 σtrue＝σnom(1+εnom)用于 材料实验数据转换为计算用真实数据， 使用公式 折算算用塑性应 变数据， 其中： εtrue和σtrue为真实应变和真实应力， εnom和σnom为试验测得应变和试验测得应力， εpl为弹性应 变， E为材 料弹性模量； 将处理完成的不同温度条件下弹性模量、 应力—塑性应变数据及热传导率、 热膨胀系 数相关数据设置 到计算模型 材料属性中。 3.根据权利要求1所述的一种船用燃机涡轮高温部件的持久寿命计算评估方法， 其特 征是： 步骤(6)具体为： 确定高温部件的设计使用寿命小时数； 利用材料L ‑M持久强度曲线推算出高温部件材 料不同温度条件下， 设计寿命时长的持久极限应力； 使用二次开发软件读取不同温度条件 下， 高温部件材料持久 极限应力数据； 根据计算模 型每个节 点的温度值， 差值计算出每个节 点温度对应的持久 极限应力值； 利用寿命裕度计算公式计算出高温部件计算模型中每个节 点的持久寿命 裕度值， 寿命 裕度计算公式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329620 A 2其中： nτ为高温持久寿命裕度， 为工作温度条件下， 设计寿命小时数的持久极限应 力， 为部件计算得 出工作温度条件下， 局部最大应力值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329620 A 3