(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 202211073045.2 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 李果　黄树椿　卢婉秋　刘晓静　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 陈陈数 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01M 13/00(2019.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种考虑随机载荷干涉的限寿件概率失效 风险分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑随机载荷干涉的限寿 件概率失效风险分析方法， 属于结构件风险评估 领域， 解决了现有技术中的限寿件失效概率分析 方法无法考虑真实环境下的随机载荷历程、 分析 结果不精确的问题。 本发明的限寿件失 效概率分 析方法将全寿命周期的随机载荷历程的构建和 随机载荷的干涉效应分析引入 限寿件的裂纹生 成影响中， 使得对限寿件失效概率的分析更准 确、 可靠。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115455766 A 2022.12.09 CN 115455766 A 1.一种考虑随机载荷干涉的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 步骤一、 对航空发动机限寿件典型飞行循环下的工作环境进行有限元分析， 获得限寿 件有限元分析节点上的单循环载荷值； 步骤二、 基于单循环载荷值确定单循环特征载荷； 选取载荷随机性指标； 通过单循环特 征载荷和载荷随机性指标构建限寿件 全寿命周期内所有循环的载荷历程； 步骤三、 获取限寿件组成材料的初始裂纹分布的超越曲线， 将超越曲线等效转化为以 区间形式的概率分布， 并标记各区间的序号、 各区间的端点初始裂纹长度及端点初始裂纹 长度落在对应区间的概 率； 步骤四、 选取基于载荷干涉效应的裂纹扩展模型， 并基于步骤二的全寿命周期内所有 循环的载荷历程， 对各区间的端点初始裂纹长度进行裂纹扩展计算， 获得各区间端点的裂 纹扩展终值； 步骤五、 将各区间端点的裂纹扩展终值与端点初始裂纹长度落在对应区间的概率进行 匹配， 获得各区间端点的裂纹扩展终值及各区间端点的裂纹扩展终值落在 对应区间的概率 分布情况； 步骤六、 将选择的判定准则与各区间端点的裂纹扩展终值及各区间端点的裂纹扩展终 值落在对应区间的概 率分布情况进行比对， 确定全寿命周期后的概 率失效风险。 2.根据权利要求1所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤一具体包 括： 获取典型飞行循环下限寿件的温度、 流量、 压力和转速； 将所述温度、 流量、 压力和转速 代入ANSYS  CFX进行流体 分析， 获得限寿件的体温度分布数据； 将体温度分布数据及转速数 据代入ANSYS  WORKBENCH的Transient  Structural模块中， 获得单循环下限寿件所有有限 元节点上的单循环载荷值。 3.根据权利要求1或2任一项所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤 二具体包括： 选取有限元节点上的单循环载荷值的最大值sbase作为单循环特征载荷； 载荷 随机性指标包括根据工作历史数据或适航标准确定的分散性、 随机载荷分布规律和全寿命 周期的循环数； 通过随机抽样， 构建全寿命周期所有循环的载荷历程。 4.根据权利要求3所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 根据单循环特征 载荷和分散性获得随机载荷s； 根据单循环特征载荷和随机分布规律获得全循环周期 内载 荷分布规 律。 5.根据权利要求3所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤三具体包 括： 选取限寿件的初始裂纹分布的超越曲线， 将初始裂纹分布的超越曲线所在的尺寸范围 等间距划分为x个区间， 对x个区间分别标注区间号d， 其中， d＝1,2,3, ……,x； 记录下经等 间距划分后的每个区间的左端点裂纹长度 和右端点裂纹长度 计算每个区间的左 端点裂纹长度 和右端点裂纹长度 落在d区间的概 率 6.根据权利要求5所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤四具体包 括： 选取内置Paris公式的Wheeler载荷干涉模型， 基于步骤二获得的全寿命周期的载荷历 程， 获得各区间右端点裂纹长度 和右端点裂纹长度 对应的， 经全寿命周期载荷历权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455766 A 2程后的各区间左端点裂纹长度扩展终值 和右端点裂纹长度扩展终值 7.根据权利要求6所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤五具体包 括： 根据概率守恒原理将各区间端点裂纹长度扩展终值对应的落在d区间的概率 中。 8.根据权利要求7所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 步骤六具体包 括： 选取断裂韧性Kc作为判定准则， 获得判定裂纹长度acritical； 将各区间对应的左、 右端点裂纹长度扩展终值 与判定裂纹长度acritical相 比对， 获得满足 条件时对应的区间序号， 由区间序号对应生成失效 风险区间序号j； 如果 则失效风险Pf＝0， 不存在失效风险区间序号j； 若存在区间序号j， 则总的失效风险Pf为： 其中， 为第k组区间对应的概 率值， x为区间序号 最大值。 9.根据权利要求1或2任一项所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 限寿 件为压气机轮 盘。 10.根据权利要求9所述的限寿件概率失效风险分析方法， 其特征在于， 所述压气机轮 盘的材料为钛合金。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455766 A 3