(19)中华 人民共和国 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 202111357552.4 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710048 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 (72)发明人 何伟　肖俊峰　高松　李园园　 闫安　于飞龙　段静瑶　刘战胜　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 张宇鸽 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种应用 于轴流式旋转机械转子的快速强 度分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种应用于轴流式旋转机械 转子的快速强度分析方法， S1， 建立转子实体模 型； S2， 对转子实体模型进行强度分析， 其中转子 轮盘具有数量为n的要保留的几何特征， 保留其 中一个并以之为中心对转子实体模型沿周向截 取360°/n范围的扇形计算域， 对计算域的两个周 向侧面设置周期性边界条件； S3， 对扇形计算域 建立有限元模型， 施加与实际工况对应的载荷， 获取变形和应力场结果， 进而得到强度分析结 果。 可以在保障计算准确性的前提下最大限度的 节省计算时间， 提高分析效率， 简化了实体建模、 有限元建模的布置， 降低了计算分析的时间； 保 留了故障区域详细的部件结构， 还原了必要的几 何特征， 得到故障部件更准确的强度分析 结果。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114048658 A 2022.02.15 CN 114048658 A 1.一种应用于轴流式旋转机 械转子的快速强度分析 方法， 其特 征在于， 包括以下 过程： S1， 建立转子实体模型； S2， 对转子实体模型进行强度分析， 其中转子轮盘具有数量为n的要保留的几何特征， 保留其中一个并以之为中心对转子实体模 型沿周向截 取360°/n范围的扇形计算域， 对计算 域的两个周向侧面设置周期性 边界条件； S3， 对扇形计算域建立有限元模型， 施加与实际工况对应的载荷， 获取变形和应力场结 果， 进而得到强度分析 结果。 2.根据权利要求1所述的应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方法， 其特征在 于， S1中， 建立转子实体模型的具体过程为： 对于故障区域的部件保留几何特征和与相 邻几 何结构之间的接触面； 对于非故障部件， 忽略这些部件之间的接触面而将其视为一个连续 体； 将连续体和故障区域的单独实体按照装配关系组合成完整的转子实体模型。 3.根据权利要求1所述的应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方法， 其特征在 于， S1之前， 采用集中质量法将叶片的质量 等效至其对应 轮盘上。 4.根据权利要求1所述的应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方法， 其特征在 于， S2中， n 为4～20。 5.根据权利要求1所述的应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方法， 其特征在 于， S3中， 对故障区域部件施加与实际工况对应的载荷， 获取故障区域部件承载面和接触面 的变形和应力场结果。 6.根据权利要求1所述的应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方法， 其特征在 于， S3中， 对故障区域几何特征被还原的部件进 行网格加密， 加密后的网格尺度为部件特征 长度的1％～10％。 7.一种应用于轴流式旋转机 械转子的快速强度分析系统， 其特 征在于， 包括： 实体模型建立模块， 用于建立 转子实体模型； 扇形计算域确立模块， 用于对转子实体模型进行强度分析， 其中转子的轮盘具有数量 为n的要保留的几何特征， 保留其中一个并以之为中心对转子实体模型沿周向截取360 °/n 范围的扇形计算 域， 对计算 域的两个周向侧面设置周期性 边界条件； 强度分析模块， 用于对扇形计算域建立有限元模型， 施加与实际工况对应的载荷， 获取 变形和应力场结果， 进 而得到强度分析 结果。 8.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器 上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求 1至 6任意一项所述应用于轴流式旋转机 械转子的快速强度分析 方法的步骤。 9.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1至6任意一项 所述应用于轴流式旋转 机械转子的快速强度分析 方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114048658 A 2一种应用于轴流式旋转机械转子的快速强度分析方 法 技术领域 [0001]本发明属于旋转机械强度分析领域， 涉及 一种应用于轴流式旋转机械转子的快速 强度分析 方法。 背景技术 [0002]轴流式旋转机械是通过转子旋转实现功能的机械装置， 常见的有航空发动机、 重 型燃气轮机、 压缩机等。 转子作为旋转机械的核心部件， 一般由主轴、 轮盘、 叶片、 螺栓等构 成， 结构复杂， 载荷多变， 是旋转机械故障的主要来源。 转子的故障往往与其承受的交变应 力有关， 而且转子故障通常需要停机检修， 会造成程度不等的经济损失。 因此对旋转机械转 子进行强度分析 具有十分重要的现实意 义。 [0003]传统的轴流式旋转机械转子强度分析程序复杂， 强调分析数据的准确性， 需要多 种手段互为印证。 即使是效率较高的数值计算方法， 也需要耗费大量时间建立实体模型和 与之对应的网格来还原旋转机械转子复杂的几何结构， 还原的特征越多， 网格加密量越大， 消耗的计算时间也随之大幅增 加。 强度分析周期越长， 转子故障造成的经济损失就越大。 发明内容 [0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供一种应用于轴流式旋转机械转 子的快速强度分析方法， 降低了计算分析的时间， 能够快速完成故障定性， 有助于降低故障 停机造成的损失。 [0005]为达到上述目的， 本发明采用以下技 术方案予以实现： [0006]一种应用于轴流式旋转机 械转子的快速强度分析 方法， 包括以下 过程： [0007]S1， 建立转子实体模型； [0008]S2， 对转子实体模型进行强度分析， 其中转子轮盘具有数量为n的要保 留的几何特 征， 保留其中一个并以之为中心对转子实体模型沿周向截取360 °/n范围的扇形计算域， 对 计算域的两个周向侧面设置周期性 边界条件； [0009]S3， 对扇形计算域建立有限元模型， 施加与实际工况对应的载荷， 获取变形和应力 场结果， 进 而得到强度分析 结果。 [0010]优选的， S1中， 建立转子 实体模型的具体过程为： 对于 故障区域的部件保 留几何特 征和与相邻几何结构之间的接触面； 对于非故障部件， 忽略这些部件之间的接触面而将其 视为一个连续体； 将连续体和故障区域的单独实体按照装配关系组合成完整的转子实体模 型。 [0011]优选的， S1之前， 采用集中质量法将叶片的质量 等效至其对应 轮盘上。 [0012]优选的， S2中， n 为4～20。 [0013]优选的， S3中， 对故障区域部件施加与实际工况对应的载荷， 获取故障区域部件承 载面和接触面的变形和应力场结果。 [0014]优选的， S3中， 对故障区域几何特征被还原的部件进行 网格加密， 对其它部分的实说　明　书 1/5 页 3 CN 114048658 A 3