(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 202111430898.2 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 上海索辰信息科技股份有限公司 地址 201204 上海市浦东 新区中国(上海) 自由贸易试验区新金桥路27号 13号楼 2层 (72)发明人 陈灏　李都宁　李昭华　 (74)专利代理 机构 温州青科专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33390 代理人 钱磊 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分 析方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于航空发动机部件蠕 变寿命预测分析方法， 通过交互式界面、 分析求 解器、 数据储存管理和软件与算法接口的配合， 便于集成ANSYS软件求解器， 同时软件内置蠕变 变形和寿命分析的前处理设置， 实现蠕变变形本 构方程的快读选型和匹配， 实现本构方程系数的 快速系数拟合， 实现典型热端零部件的蠕变分 析， 并且保证计算结果通过与ANSYS软件中的算 例进行验证， 满足蠕变计算的误差不大于5％， 蠕 变寿命计算误差不大于20％， 一定程度上降低安 全隐患的产生； 分析求解器包括蠕变寿命求解模 块、 持久强度储 备模块和蠕变变形及考虑应力松 弛的蠕变寿命模块， 具有良好的响应操作性能、 可维护性以及结果的准确性。 权利要求书3页 说明书12页 附图6页 CN 113962135 A 2022.01.21 CN 113962135 A 1.一种用于航空发动机 部件蠕变寿命预测分析 方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 通过交互式界面设置输入材料参数， 建立失效分析流程； 所述交互式界面包括前处 理界面开发框架、 后处 理界面开发框架和界面反馈与报错机制； S2、 通过分析求解器对材料进行蠕变寿命计算、 持久寿命计算， 蠕变变形及考虑应力松 弛蠕变寿命计算， 得到蠕变寿命参数、 蠕变本构参数、 特定工作时间内的持久强度和温度数 据； 所述分析求解器包括蠕变寿命求解模块、 持久强度储备模块和蠕变变形及考虑应力松 弛的蠕变寿命 模块， 所述交 互式界面与分析求 解器电性连接； S3、 通过数据存储管理对材料的蠕变寿命参数、 蠕变本构参数、 特定工作时间内的持久 强度和温度数据进行统一存 储管理， 并可对离 散的材料数据进行 数据拟合； S4、 通过软件和算法接口提供ANSYS软件接口， 建立软件与有限元求解数据的直接联 系， 通过接口可获得计算结果数据， 提供与具体算法的接口， 实现各类寿命预测算法的调 用。 2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 步骤1中所述前处理界面开发框架包括菜单UI、 项目状态树、 属性定义、 信息区、 图形渲 染区和脚本执 行/日志区； 所述菜单UI采用Ribbon  UI构成， 作为用程序的引导部分， 其一级属性由Tab标签方式 构建， 二级部分由按钮Group构成， 三级部分由按钮构成， 其同时支持以下拉方式向更多层 级扩展， 方便支持更多功能的拓展入口； 所述项目状态树由以C++树状结构组成， 是维护项目工作状态 的分层可视化展现的主 要视图， 其一级节点在不同用程序中是相对固定的， 代表了不同用的主要流程节点或里程 碑， 二级以下子节点由用程序开发者自定义 其状态未固定或逐步增； 所述属性定义是配合菜单或状态树的节点设置或修改对属性数据的区域， 此区域界面 由HTML5实现， 后台配合Python  Web服务， 可实现功能所要动态界面， 其和主框架间采用 WebChannel相互通信， 界面展现和数据提交/获取采用模板化方式标准化处理， 内部数据规 格为Json； 所述信息区可配合用程序的任一事件触发来显示数据和信息， 采用HTML5实现， 后台可 配合Pytho n Web服务； 所述图形渲染区三维采用VTK引擎， 也可集成其它3D/2D引擎用于渲染， 通信由 WebChannel方式或对象Pytho n封装接口实现双向互操作； 所述脚本执行/日志区实现了P ython脚本窗口， 能够输入P ython脚本， 实现对各类操作 的脚本化 运行； 同时该窗口可接收显示所有操作事 件提供相的日志数据。 3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述后处理界面开发框架包括数据读取管理器、 渲染管理器、 属性管理器和动画管理 器， 所述数据读取管理器可提供后处理原 生数据、 各类仿 真结果数据的导入转换， 完成 内部 数据到渲染的准备； 所述渲 染管理器提供各类三 维图形、 二 维图表渲染效果的操作实现， 如 物理场云图和等值线、 切面的云图、 等值线和二 维曲线； 所述属性管理器提供各类属性数据 的展示， 如频谱 数据显示、 时间步长显示、 结果数据名称、 文本数据显示； 所述动画管理器提 供带有时间步或索引的数据的处理， 以数据流的方式提供给渲染管理器， 完成最终动画效 果的显示。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113962135 A 24.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述界面反馈与报错机制建立的状态包括初始状态、 加载中、 空状态、 单一项目、 有一些 数据、 数据过多、 错 误状态、 正确状态以及完成状态。 5.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 步骤2中所述 蠕变寿命求解模块是基于平均应力方法计算各个截面的平均应力， 在本模 块的计算中设置为 弹塑性， 不需要设置蠕变本构关系； 计算完成之后 将平均应力、 平均温度 带入相应的持久寿命方程和热参方程进行寿命计算； 求得各个工况下的寿命并使用Miner 原则计算累积损伤及最后的寿命； 其中基于平均应力的蠕变寿命计算主要分为需要调用 ANSTY求解、 结果文件导入求解和载荷谱导入求解三种情况， 具体分为前处理、 求解器和后 处理三个部分。 6.根据权利要求5所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述持久强度储备模块是用于计算在特定温度下达到特定工作时间的应力安全裕度， 其中在各个工况下的极限应力值通过商发 内部特定工作时间持久最大应力 ‑温度值线性插 值得到， 使用计算得到的真实应力/插值应力即可得到安全裕度， 同时计算每一个节点的应 力安全裕度， 并以云图形式体 现； 模型导入为.cdb， 工况选择为.s文件， 导入后调用ANSYS后 台求解， 可通过云图查看求解的应力或位移， 然后点击持久强度储备计算按钮， 选择要进 行 持久裕度寿命计算的材料， 会弹出材料的各种属性， 选择要对比的时间， 表格会显示在该时 间下， 该温度下的极限强度， 单击运行， 进 行持久裕度计算； 返回裕度云图， 在云图选择中选 择Ratio和对应的工况， 可以查看持久强度裕度云图。 7.根据权利要求6所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述应力安全裕度的计算分为调用ANSYS求解和读入结果文件求解两种情况， 调用 ANSYS求解根据建好的模 型， 选择需要计算的工况， 调用A NSYS求解， 求解得到各个工况下的 温度值和应力值， 其中温度值是载荷文件中已经提供， 选择需要对比的材料和持久极限时 间， 得到需要对比材料极限应力 ‑温度值， 需要对比的材料在应力 ‑温度值根据每一个节点 的温度值插值得到每一个节点对应的极限应力值， 使用计算的应力值比上插值出的极限应 力值即为持久裕度； 同时将比值在以3D云图的形式体现， 指导 蠕变设计； 在读入 结果文件求 解时， 若已经有计算好的A NSYS结果文件， 则直接读入， 选择需要对比的工况， 根据材料极限 数据插值并比较得到裕度云图。 8.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述蠕变变形及考虑应力松弛的蠕变寿命模块包括 蠕变变形的求解和考虑应力松弛的 蠕变寿命求解， 蠕变变形为整个蠕变过程中的变形， 蠕变寿命为整个蠕变过程的寿命， 在进 行计算时， 选取整个蠕变过程中的各个工况载荷， 设置好各个工况对应的蠕变时间， 同时选 取好作为蠕变应变判断的节点； 设置好后， 不断循环工况加载直至达到设置点的蠕变应变 达到设置值停止， 此时蠕变变形即为最终的蠕变变形， 从开始到此时的时间即为部件的蠕 变寿命。 9.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机部件蠕变寿命预测分析方法， 其特征在 于： 所述蠕变变形及考虑应力松弛的蠕变寿命计算主要有调用ANSYS求解和导入结果文件 直接求解两种情况， 所述调用A NSYS求解是导入模型和载荷文件， 选取需要计算的工况及材 料本构， 同时需要设置各个工况的蠕变时间， 指 定判断的节 点和停止的蠕变应变； 设置完成权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113962135 A 3