本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及貼片位置選擇的計(jì)算方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)(aero-engine)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，用于給飛機(jī)提供動(dòng)力，包括渦輪噴氣/渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸/渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)等多種類型。現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片常采用復(fù)合材料(composite?material)制備。

2、在復(fù)合材料葉片強(qiáng)度試驗(yàn)及試車過(guò)程中，需要在測(cè)試對(duì)象上貼片，即粘貼應(yīng)變片(strain?gauge)，從而獲得試驗(yàn)中對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變變化情況，一方面可以保證試驗(yàn)安全，另一方面可以獲得不同強(qiáng)度試驗(yàn)如振動(dòng)疲勞、旋轉(zhuǎn)和鳥(niǎo)撞等以及整機(jī)試車中復(fù)合材料葉片相應(yīng)位置的應(yīng)力和應(yīng)變，從而獲得葉片的動(dòng)應(yīng)變數(shù)據(jù)，為模型優(yōu)化改進(jìn)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為最終適航取證提供試驗(yàn)積累。由此，需要確定葉片上應(yīng)變片的粘貼位置。

3、傳統(tǒng)的方法是由在可用貼片集中人工確定若干個(gè)點(diǎn)作為貼片位置，并給出該距離葉片前后緣的距離，進(jìn)而通過(guò)卡尺確定該點(diǎn)在葉片實(shí)物上的距離，從而進(jìn)行貼片。這樣存在的問(wèn)題是：無(wú)法獲取最優(yōu)的貼片位置，無(wú)法獲得較為精確的測(cè)量結(jié)果，也無(wú)法用最少貼片數(shù)監(jiān)測(cè)到最多的模態(tài)階次，同時(shí)無(wú)法在葉片實(shí)物的精確位置上粘貼應(yīng)變片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種貼片方案尋優(yōu)計(jì)算方法，能夠獲得最優(yōu)的貼片位置方案。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的地貼片方案尋優(yōu)計(jì)算方法包括如下步驟：s1.確定貼片部件，獲得所述貼片部件的模態(tài)監(jiān)測(cè)階數(shù)、各階貼片可用位置集及所述各階貼片可用位置集的并集；s2.確定各階模態(tài)頻率帶、貼片數(shù)目及應(yīng)變片尺寸；s3.根據(jù)所述貼片數(shù)目和所述并集，確定并行計(jì)算核數(shù)，每個(gè)核獨(dú)立地使用遞歸算法確定可用的貼片位置組合；s4.在所述可用的貼片位置組合中選擇可監(jiān)測(cè)階次最多、影響系數(shù)最大的一組貼片位置組合作為貼片方案。

3、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，s1還包括如下步驟：確定動(dòng)應(yīng)力分析的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)；根據(jù)坎貝爾圖確定所述模態(tài)監(jiān)控階數(shù)；在該發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)下對(duì)所述貼片部件開(kāi)展氣動(dòng)分析、熱分析、靜力學(xué)分析和帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析；根據(jù)所述貼片部件的材料的古德曼曲線，獲取每階模態(tài)下的危險(xiǎn)點(diǎn)，將影響系數(shù)大于0.3的點(diǎn)的集合作為該階模態(tài)的貼片可用位置集；將各階模態(tài)的貼片可用位置集進(jìn)行并運(yùn)算，形成并集。

4、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行模態(tài)分析的有限元模型和進(jìn)行靜力學(xué)分析的有限元模型一致。

5、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)靜力學(xué)分析和帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析，獲得在步驟s2中的各階模態(tài)頻率帶。

6、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，取每階模態(tài)的最小值的0.9倍和最大值的1.1倍作為該階模態(tài)的頻率帶。

7、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s2中，所述貼片數(shù)目的范圍為大于等于3個(gè)且小于等于6個(gè)。

8、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s2中，對(duì)于復(fù)合材料部件，所述應(yīng)變片尺寸大于等于1.5倍單胞尺寸。

9、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s2中，對(duì)于金屬貼片部件，所述應(yīng)變片尺寸的最小尺寸大于等于3mm。

10、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s3中，使用公式確定核數(shù)，其中crad(ω)為所述并集集合ω內(nèi)的元素個(gè)數(shù)，ngauge為貼片數(shù)目，所述核數(shù)為滿足該式的最大整數(shù)。

11、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s3中，各核的遞歸算法包括如下步驟：進(jìn)行組合運(yùn)算其中crad(ω)為并集集合ω內(nèi)的元素個(gè)數(shù)，ngauge為貼片數(shù)目，每次運(yùn)算中選取的ngauge個(gè)節(jié)點(diǎn)滿足如下規(guī)則：每個(gè)點(diǎn)均在以其余點(diǎn)為球心的、以應(yīng)變片對(duì)角線長(zhǎng)度為半徑的球的外側(cè)，且每個(gè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的模態(tài)無(wú)頻率帶交叉。

12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s3中，記錄符合所述規(guī)則的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合作為所述可用的貼片位置組合，計(jì)算各所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合監(jiān)測(cè)的模態(tài)階次總數(shù)及各階監(jiān)測(cè)模態(tài)對(duì)應(yīng)的影響系數(shù)之和。

13、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s4中，使用主節(jié)點(diǎn)通過(guò)消息傳遞接口實(shí)現(xiàn)與各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的通信，各從節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)各核，并收集各個(gè)從節(jié)點(diǎn)形成的各所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合；使用主節(jié)點(diǎn)對(duì)所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行排序，排序使用如下規(guī)則：先按照檢測(cè)模態(tài)個(gè)數(shù)對(duì)所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行排序，選擇具有最大檢測(cè)模態(tài)個(gè)數(shù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合作為貼片方案；當(dāng)多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合均具有最大檢測(cè)模態(tài)個(gè)數(shù)時(shí)，取該部分計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合中影響系數(shù)之和最大的一組作為貼片方案。

14、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在步驟s4中，在有限元軟件中確定所述貼片方案中各個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)將所述三維坐標(biāo)標(biāo)記至所述貼片部件上。

15、上述貼片方案尋優(yōu)計(jì)算方法能夠通過(guò)計(jì)算和算法尋優(yōu)，獲得能夠監(jiān)控最多模態(tài)階次的貼片位置，且能夠保證貼片位置處于貼片部件影響系數(shù)最大的區(qū)域，使得處于該區(qū)域的應(yīng)變片捕捉到更為精細(xì)的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.貼片方案尋優(yōu)計(jì)算方法，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1還包括如下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)行模態(tài)分析的有限元模型和進(jìn)行靜力學(xué)分析的有限元模型一致。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過(guò)靜力學(xué)分析和帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析，獲得在步驟s2中的各階模態(tài)頻率帶。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，取每階模態(tài)的最小值的0.9倍和最大值的1.1倍作為該階模態(tài)的頻率帶。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s2中，所述貼片數(shù)目的范圍為大于等于3個(gè)且小于等于6個(gè)。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s2中，對(duì)于復(fù)合材料部件，所述應(yīng)變片尺寸大于等于1.5倍單胞尺寸。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s2中，對(duì)于金屬貼片部件，所述應(yīng)變片尺寸的最小尺寸大于等于3mm。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，使用公式確定核數(shù)，其中crad(ω)為所述并集集合ω內(nèi)的元素個(gè)數(shù)，ngauge為貼片數(shù)目，所述核數(shù)為滿足該式的最大整數(shù)。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，各核的遞歸算法包括如下步驟：

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，記錄符合所述規(guī)則的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合作為所述可用的貼片位置組合，計(jì)算各所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合監(jiān)測(cè)的模態(tài)階次總數(shù)及各階監(jiān)測(cè)模態(tài)對(duì)應(yīng)的影響系數(shù)之和。

12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟s4中，使用主節(jié)點(diǎn)通過(guò)消息傳遞接口實(shí)現(xiàn)與各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的通信，各從節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)各核，并收集各個(gè)從節(jié)點(diǎn)形成的各所述計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合；

13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s4中，

技術(shù)總結(jié)
提供一種貼片方案尋優(yōu)計(jì)算方法，包括如下步驟：S1.確定貼片部件，獲得貼片部件的模態(tài)監(jiān)測(cè)階數(shù)、各階貼片可用位置集及各階貼片可用位置集的并集；S2.確定各階模態(tài)頻率帶、貼片數(shù)目及應(yīng)變片尺寸；S3.根據(jù)貼片數(shù)目和并集，確定并行計(jì)算核數(shù)，每個(gè)核獨(dú)立地使用遞歸算法確定可用的貼片位置組合；S4.在可用的貼片位置組合中選擇可監(jiān)測(cè)階次最多、影響系數(shù)最大的一組貼片位置組合作為貼片方案。上述方法能夠獲得最優(yōu)的貼片位置方案，用最少的貼片數(shù)監(jiān)控最多的模態(tài)階次，同時(shí)可以提高貼片的位置精度。

技術(shù)研發(fā)人員：王小慶,魏銘瑛,陳璐璐,劉文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22