基于有限元模态分析的钛合金振动疲劳试样的设计方法与流程

技术特征：
1.一种基于有限元模态分析的钛合金振动疲劳试样的设计方法，其特征在于，所述方法包括：获取振动疲劳试样材料的固有属性数据，所述振动疲劳试样材料采用钛合金材料；选择振动疲劳试样的在模拟工况下的受力状态和振动阶次并确定所述振动疲劳试样的初始尺寸；基于所述受力状态、振动阶次初始尺寸，通过有限元软件根据所述固有属性数据模拟计算得到所述振动疲劳试样的固有频率、振型和相对应力；通过振动疲劳试验机对所述振动疲劳试样的频率和应力进行测试，得到真实频率和真实应力；通过比较所述固有频率与所述真实频率、所述相对应力与所述真实应力，确定所述振动疲劳试样是否满足需求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述振动疲劳试样是否满足需求，包括：当所述真实频率、真实应力分别与所述固有频率、相对应力接近时，则所述振动疲劳试样满足需求，否则所述振动疲劳试样不满足需求；对不满足需求的振动疲劳试样的尺寸进行修正直到所述振动疲劳试样满足需求。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有属性数据包括材料密度、弹性模量和泊松比参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据理论基础确定振动疲劳试样的在模拟工况下的受力状态和振动阶次并确定所述振动疲劳试样的初始尺寸，包括：根据所述振动疲劳试样在模拟工况下各阶次的节线图选择初始的理论阶次和理论尺寸；根据所述理论阶次确定所述振动疲劳试样在模拟工况下的受力状态和振动阶次；根据所述理论尺寸确定所述初始尺寸。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述振动疲劳试样包括一体化设计的夹持段、过渡段和工作段，所述过渡段设置为斜面，由所述夹持段向所述工作段倾斜。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述理论阶次包括一阶、二阶、三阶、四阶和五阶，所述通过有限元软件根据所述固有属性数据模拟计算得到所述振动疲劳试样的固有频率、振型和相对应力，包括；通过公式计算所述振动疲劳试样在所述理论阶次上的固有频率；其中，ω表示所述固有频率，a为所述工作段的边长，d0为所述振动疲劳试样的弯曲刚度，ρ为所述振动疲劳试样材料的密度，h为所述夹持段的厚度。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述振动疲劳试样是否满足需求，还包括：当所述振动疲劳试样满足需求时，通过打磨和抛光提高所述振动疲劳试样与所述模拟工况下的振动疲劳试样之间粗糙度的相似度。

技术总结
本发明具体是涉及一种基于有限元模态分析的钛合金振动疲劳试样的设计方法，包括以下步骤：获取振动疲劳试样材料的固有属性数据，振动疲劳试样材料采用钛合金材料。选择振动疲劳试样的在模拟工况下的受力状态和振动阶次并确定振动疲劳试样的初始尺寸。基于受力状态、振动阶次初始尺寸，通过有限元软件根据固有属性数据模拟计算得到振动疲劳试样的固有频率、振型和相对应力。通过振动疲劳试验机对振动疲劳试样的频率和应力进行测试，得到真实频率和真实应力。通过比较固有频率与真实频率、相对应力与真实应力，确定振动疲劳试样是否满足需求。该方法根据公式理论和有限元模态分析试样的参数，判定试样是否满足需求，对不满足需求的试样进行修正。满足需求的试样进行修正。满足需求的试样进行修正。


技术研发人员：李敬轩 肖纳敏
受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/10/11