本發(fā)明屬于增材制造，特別涉及一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、增材制造技術(shù)憑借在大尺寸零件一體化制造、異型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造、變批量定制結(jié)構(gòu)件制造方面的巨大優(yōu)勢，已成為首選的航空發(fā)動機(jī)零部件制造技術(shù)并做了大量研究與嘗試。航空發(fā)動機(jī)燃燒室機(jī)匣是航空發(fā)動機(jī)的重要零件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大，制造周期長，如何提高燃燒室機(jī)匣的制造周期一直是壓縮發(fā)動機(jī)制造周期的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有研究表明，增材制造航空發(fā)動機(jī)燃燒室機(jī)匣制造技術(shù)不僅可以解決燃燒室機(jī)匣輕量化、形狀復(fù)雜化的技術(shù)難題、還可以通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性的設(shè)計需求，有效縮短了制造周期，減輕了產(chǎn)品重量。但由于增材制造逐點(diǎn)逐線逐面的成型方式導(dǎo)致其產(chǎn)品的力學(xué)性能存在空間相關(guān)性，這種特性一直是航空發(fā)動機(jī)創(chuàng)新設(shè)計的重要挑戰(zhàn)。

2、為了解決此缺點(diǎn)，中國專利cn116223214a公開了一種增材制造gh4169合金薄壁零件力學(xué)性能的評價方法，通過利用模擬件取樣獲得的力學(xué)性能數(shù)據(jù)修正隨爐試棒獲得的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，并獲得修正系數(shù)修正隨爐試棒的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，從而得到真實(shí)增材制造gh4169合金薄壁零件的力學(xué)性能，進(jìn)行增材制造gh4169合金薄壁零件強(qiáng)度、壽命評估。

3、但是，上述現(xiàn)有技術(shù)中在不同位置處打印若干個隨爐試棒作為試樣，然后開展力學(xué)性能測試，以隨爐試棒反向?qū)α慵?qiáng)度、壽命進(jìn)行評估，但仍然存在以下問題：

4、(1)隨爐試棒只有中部的測試區(qū)域才能展現(xiàn)力學(xué)性能，導(dǎo)致上述監(jiān)測方法的有效監(jiān)測空間有限，試樣只有對零件局部區(qū)域進(jìn)行的空間特性反饋；

5、(2)現(xiàn)有的監(jiān)測方法普遍性較強(qiáng)，將幾何形狀和空間特性強(qiáng)行解耦，無法模擬出產(chǎn)品真實(shí)幾何形狀和空間耦合下的力學(xué)性能。

6、鑒于此，克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，包括以下步驟：

2、基于燃燒室機(jī)匣規(guī)格參數(shù)設(shè)計螺旋中空載體，并將燃燒室機(jī)匣的增材制造工序與螺旋中空載體的增材制造工序合并成同一打印工序；

3、在同一打印工序中，使用同一輸出端交替打印制造燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體，直至燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體制作完成；

4、構(gòu)建螺旋中空載體與燃燒室機(jī)匣的點(diǎn)位對應(yīng)關(guān)系；

5、拉伸螺旋中空載體并實(shí)時獲取螺旋中空載體不同點(diǎn)位與相鄰圈層的軸向間距，軸向間距包括兩側(cè)對應(yīng)的第一拉伸間距和第二拉伸間距；

6、根據(jù)不同點(diǎn)位的第一拉伸間距和第二拉伸間距進(jìn)行燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析。

7、更進(jìn)一步地，基于燃燒室機(jī)匣規(guī)格參數(shù)設(shè)計螺旋中空載體的具體步驟如下：

8、獲取燃燒室機(jī)匣壁厚、最小內(nèi)徑和高度；

9、設(shè)計螺旋中空載體的高度、壁厚與燃燒室機(jī)匣的高度、壁厚保持一致；

10、設(shè)計螺旋中空載體外徑與燃燒室機(jī)匣最小內(nèi)徑的差值等于燃燒室機(jī)匣壁厚；

11、設(shè)計螺旋中空載體內(nèi)徑為螺旋中空載體外徑與燃燒室機(jī)匣壁厚的差值。

12、更進(jìn)一步地，獲取燃燒室機(jī)匣壁厚的具體步驟如下：

13、獲取燃燒室機(jī)匣的最小壁厚和最大壁厚；

14、計算燃燒室機(jī)匣的最小壁厚和最大壁厚的平均值作為燃燒室機(jī)匣厚度。

15、更進(jìn)一步地，螺旋中空載體的單層厚度與燃燒室機(jī)匣壁厚保持一致。

16、更進(jìn)一步地，螺旋中空載體采用螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋中空載體包括載體底端部、載體頂端部以及銜接載體底端部、載體頂端部的載體本體部；

17、載體本體部的螺旋層數(shù)大于等于5層。

18、更進(jìn)一步地，還包括：

19、載體底端部、載體頂端部安裝有與載體本體部同軸布置的固定裝置，載體底端部、載體頂端部的圓心夾角均為40-50°。

20、更進(jìn)一步地，在合并成同一打印工序中，還包括：

21、獲取燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體的打印區(qū)位；

22、調(diào)整燃燒室機(jī)匣的打印區(qū)位與螺旋中空載體的打印區(qū)位呈同軸布置。

23、更進(jìn)一步地，拉伸螺旋中空載體具體為：

24、拉伸螺旋中空載體沿螺旋中空載體軸心線延伸方向進(jìn)行延伸。

25、更進(jìn)一步地，燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析的具體評價方案包括：

26、當(dāng)螺旋中空載體點(diǎn)位與相鄰圈層的第一拉伸間距、第二拉伸間距一致時，判定螺旋中空載體點(diǎn)位所對應(yīng)的燃燒室機(jī)匣點(diǎn)位材料力學(xué)性能與其余點(diǎn)位相同；

27、當(dāng)螺旋中空載體點(diǎn)位與相鄰圈層的第一拉伸間距、第二拉伸間距不一致時，判定螺旋中空載體點(diǎn)位所對應(yīng)的燃燒室機(jī)匣點(diǎn)位材料力學(xué)性能與其余點(diǎn)位不相同。

28、本發(fā)明還提出一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析系統(tǒng)，包括：

29、設(shè)計單元，用于基于燃燒室機(jī)匣規(guī)格參數(shù)設(shè)計螺旋中空載體，并將燃燒室機(jī)匣的增材制造工序與螺旋中空載體的增材制造工序合并成同一打印工序；

30、生產(chǎn)單元，用于在同一打印工序，使用同一輸出端交替打印制造燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體，直至燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體制作完成；

31、點(diǎn)位構(gòu)建單元，用于構(gòu)建螺旋中空載體與燃燒室機(jī)匣的點(diǎn)位對應(yīng)關(guān)系；

32、測試單元，用于拉伸螺旋中空載體并實(shí)時獲取螺旋中空載體不同點(diǎn)位與相鄰圈層的軸向間距，軸向間距包括兩側(cè)對應(yīng)的第一拉伸間距和第二拉伸間距；

33、強(qiáng)度評價單元，用于根據(jù)不同點(diǎn)位的第一拉伸間距和第二拉伸間距進(jìn)行燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

35、1、本發(fā)明提出的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，通過在增材制造燃燒室機(jī)匣過程中，同步加工螺旋中空載體作為試樣，使得螺旋中空載體的測量范圍可以橫跨整個增材制造打印空間，并使得螺旋中空載體與燃燒室機(jī)匣的材料屬性保持一致，解決了現(xiàn)有的監(jiān)測方法的有效監(jiān)測空間有限的問題，且螺旋中空載體試樣的測量范圍可以橫跨整個增材制造打印空間，即用于分析空間特性的試樣部分接近100％；實(shí)現(xiàn)一次性大通量數(shù)據(jù)地表征增材制造燃燒室機(jī)匣區(qū)域處的靜強(qiáng)度分析；

36、2、依據(jù)材料力學(xué)理論，當(dāng)螺旋中空載體的材料力學(xué)性能相同時，材料相鄰點(diǎn)位形變程度一致的特性，通過對螺旋中空載體進(jìn)行拉伸測試，對應(yīng)反應(yīng)燃燒室機(jī)匣的力學(xué)性能，有效表征出產(chǎn)品真實(shí)幾何形狀和空間耦合下的力學(xué)性能，滿足燃燒室機(jī)匣的力學(xué)性能空間特性分析的需求，且操作簡單、經(jīng)濟(jì)成本低。

37、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述基于燃燒室機(jī)匣規(guī)格參數(shù)設(shè)計螺旋中空載體的具體步驟如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述獲取燃燒室機(jī)匣壁厚的具體步驟如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述螺旋中空載體的單層厚度與燃燒室機(jī)匣壁厚保持一致。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述螺旋中空載體采用螺旋結(jié)構(gòu)，所述螺旋中空載體包括載體底端部、載體頂端部以及銜接載體底端部、載體頂端部的載體本體部；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，在所述合并成同一打印工序中，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述拉伸螺旋中空載體具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法，其特征在于，所述燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析的具體評價方案包括：

10.一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種增材制造燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析方法及系統(tǒng)，方法包括：基于燃燒室機(jī)匣規(guī)格參數(shù)設(shè)計螺旋中空載體，并將燃燒室機(jī)匣的增材制造工序與螺旋中空載體的增材制造工序合并；在同一打印工序中，使用同一輸出端交替打印直至燃燒室機(jī)匣和螺旋中空載體制作完成；構(gòu)建螺旋中空載體與燃燒室機(jī)匣的點(diǎn)位對應(yīng)關(guān)系；拉伸螺旋中空載體并實(shí)時獲取螺旋中空載體不同點(diǎn)位與相鄰圈層的軸向間距，進(jìn)行燃燒室機(jī)匣靜強(qiáng)度分析。本發(fā)明通過同步加工螺旋中空載體作為試樣，使得螺旋中空載體與燃燒室機(jī)匣的材料屬性保持一致；依據(jù)材料力學(xué)理論，通過對螺旋中空載體進(jìn)行拉伸測試，有效表征出產(chǎn)品真實(shí)幾何形狀和空間耦合下的力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李加強(qiáng),魏巍,楊默晗,劉思凡,張立章,錢正明,米棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15