[发明专利]一种考虑强度退化的航空发动机附件机匣可靠性评价方法

说明书

本申请提供了一种考虑退化强度的航空发动机附件机匣可靠性评估方法，包括：获取设计输入；采用幂函数和对数函数的描述方式得到附件机匣零组件的强度退化规律；根据材料疲劳试验结果获得威布尔分布的形状参数、位置参数和尺度参数，采用三参数威布尔分布拟合确定零组件初始的强度分布；根据零组件的初始强度分布及强度退化规律获得零组件的剩余强度分布；依据发动机附件机匣各零组件的传递功率和转速，计算最大工作状态下的各传动齿轮的接触应力幅值，获得各零组件的应力幅载荷分布参数，从而确定各零组件应力幅值载荷分布；根据系统层应力‑强度干涉模型，构建载荷作用n次附件机匣系统的可靠性评价计算公式得到可靠性评价结果。

技术领域

本申请属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种考虑强度退化的航空发动机附件机匣可靠性评价方法。

背景技术

附件机匣作为航空发动机传动系统的重要组成部分，在发动机起动时提供扭矩，在发动机工作时用于驱动飞机和发动机附件，保证飞机和发动机正常使用。但因附件机匣工作环境复杂且产品可靠性水平难以评估而导致航空发动机附件机匣故障问题在航空发动机中均有发生，严重时导致发动机出现危险性故障。

现有技术中，附件机匣的可靠性评价方法均是按照单个零组件的应力和强度干涉模型计算零组件的可靠度，然后按照串联系统的模型，计算附件机匣系统的可靠度，但这种方法没有考虑附件机匣各零组件处于同一随机载荷环境下零组件失效相关的普遍性，导致不能准确反映产品的初始可靠性水平；现有的评价方法在不考虑产品强度随着载荷的多次循环作用下强度退化的条件下进行系统静态的可靠性评价，其可靠性评价结果往往高于真实可靠性水平，不能反映产品随强度退化的实际结果产品动态的可靠性水平，导致可靠性评价结果不科学、不合理；不能根据产品的实际疲劳损伤情况合理确定附件机匣的疲劳寿命，不能有效验证产品的抗疲劳能力，导致产品交付外场使用后故障频发。

发明内容

本申请的目的是提供了一种考虑退化强度的航空发动机附件机匣可靠性评估方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种考虑退化强度的航空发动机附件机匣可靠性评估方法，所述方法包括：

获取设计输入，所述设计输入包括附件机匣关键和主要零组件组成数量，附件机匣工况转速及扭矩；

采用幂函数和对数函数的描述方式描述材料的退化规律，从而得到附件机匣零组件的强度退化规律；

采用三参数威布尔分布拟合零组件的初始强度分布，根据材料疲劳试验结果获得威布尔分布的形状参数、位置参数和尺度参数，从而确定零组件初始的强度分布；

根据零组件的初始强度分布及强度退化规律获得零组件的剩余强度分布；

依据发动机附件机匣各传动齿轮的传递功率和转速，计算最大工作状态下的各传动齿轮的接触应力幅值，获得各零组件的应力幅载荷分布参数，从而确定各零组件应力幅值载荷分布；

根据系统层应力-强度干涉模型，构建载荷作用n次附件机匣系统的可靠性评价计算公式，从而得到附件机匣系统可靠性评价结果。

进一步的，所述附件机匣零组件的强度退化规律满足：

式中，δ(n)为材料在应力循环作用n次后的剩余强度；

δ(0)为初始的材料强度；

S_p为所施加的循环应力的幅值；

n为应力循环作用次数；

N为对应应力水平的疲劳寿命。

进一步的，所述零组件初始的强度分布满足：