[发明专利]一种增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法

说明书

本发明涉及燃气涡轮设计制造领域，公开了一种增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法，本发明基于燃气涡轮零部件工作过程中高温、高压和高转速的工作条件会导致燃气涡轮零部件变形因素，对热态模型进行修正，获取冷态模型；基于增材制造过程中温度梯度形成内应力会导致燃气涡轮零部件变形的因素，对冷态模型进行修正，获取过渡态模型，从而使根据过渡态模型进行增材制造得到的燃气涡轮零部件符合尺寸要求和外形要求，并使该通过增材制造得到的燃气涡轮零部件在使用时满足各种工作要求。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮设计制造领域，尤其涉及一种增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法。

背景技术

燃气涡轮的大部分零件尤其是旋转部件，是在高温、高压、高转速等极端工作环境下工作的。上述零部件的形状受温度、压力和转速等因素的影响，在工作中会呈现出与不工作时完全不同的几何形态。而且现有技术通常采用3D打印技术对燃气涡轮的零部件进行增材制造，根据交付制造的模型进行增材制造时，因增材制造过程中各种因素的影响，制造得到的模型与交付制造的模型之间变形较大，难以满足生产制造的要求。

因上述两个因素的影响，造成通过增材制造获取的燃气涡轮零部件难以满足生产设计需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法，能够对增材制造燃气涡轮零部件的模型进行修正，以获取满足工作要求的燃气涡轮零部件。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法，包括以下步骤：

步骤1、根据载荷要求设计预设工作条件下的燃气涡轮零部件的气动外形；

步骤2、将气动外形通过三维建模实体化得到预设工作条件下的实体模型，利用有限元分析对实体模型在预设工作条件下进行结构优化，以获取热态模型；

步骤3、对热态模型进行修正以获取冷态模型；

步骤4、对冷态模型进行修正以获取过渡态模型。

作为上述增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法的一种优选技术方案，对热态模型进行修正以获取冷态模型，包括：

步骤31、在预设工作条件下对热态模型进行有限元分析，计算该次有限元分析前、后同一位置变形的分析变形量；

步骤32：选择分析变形量超过第一预设变形量的第一变形区域，并基于点、线、面对第一变形区域进行区域划分；

步骤33、根据分析变形量将第一变形区域的点、线、面要素沿变形的反方向移动，得到更新后的实体要素；

步骤34：基于点、线、面要素对更新后的实体要素进行缝合，得到实体化的第一新实体模型，将所述第一新实体模型作为冷态模型。

作为上述增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法的一种优选技术方案，在将所述第一新实体模型作为冷态模型之前，还包括：

步骤35、在预设工作条件下对第一新实体模型进行有限元分析，计算对热态模型进行有限元分析前与对第一新实体模型进行有限元分析后同一位置变形的第一修正变形量；

步骤36、第一修正变形量在第一许用误差范围内时，基于点、线、面要素对第一新实体模型进行缝合，得到实体化的冷态模型。

作为上述增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法的一种优选技术方案，在第一修正变形量不在第一许用误差范围内时，将第一修正变形量作为分析变形量，再执行所述步骤32。

作为上述增材制造燃气涡轮零部件的模型修正方法的一种优选技术方案，所述燃气涡轮包括压气机和涡轮叶片，所述压气机和/或所述涡轮叶片对应的第一预设变形量均不大于0.05mm。