北京航空航天大学黄大伟获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法和系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118483048B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410720871.4,技术领域涉及:G01N3/08;该发明授权模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法和系统是由黄大伟;何振宇;闫晓军设计研发完成,并于2024-06-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法和系统在说明书摘要公布了:本发明涉及材料及发动机结构强度测试技术领域,具体涉及一种模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法和系统,包括步骤:S1,模拟旋转状态下轮盘应力应变分布的磁场设计;S2,电磁加载装置设计;S3,电磁载荷反馈与控制;S4,全场应变实时监测,本发明所述的模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法及系统能够实现对试验盘件的静止加载,且轮盘全场应力、应变分布与旋转状态时一致,可实现该载荷下轮盘裂纹扩展行为和全场应变的实时监测,还具有操作简单、可控性强、能量转化效率高、成本低、周期短、兼容性好等特点。
本发明授权模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种模拟轮盘旋转状态下应力应变的电磁加载试验方法,其特征在于,包括步骤: S1,模拟旋转状态下轮盘应力应变分布的磁场设计:对真实轮盘结构旋转时所受旋转离心载荷特征进行分析,得到旋转状态下真实轮盘结构所受旋转离心载荷的分布情况;之后基于真实轮盘结构旋转时所受旋转离心载荷的分布情况对磁场矢量在空间中的分布进行设计,得到能够模拟旋转状态下真实轮盘结构应力应变分布的目标空间磁场,在所述目标空间磁场中试验盘件受到与真实轮盘结构旋转状态下一致的应力、应变分布; 在所述步骤S1中,当轮盘结构为等厚圆盘式轮盘时,目标空间磁场的方向由轮盘结构的圆心沿半径向外发散,目标空间磁场的强度沿径向上线性分布,磁场形式为一环形辐射状磁场; 对磁场强度分布进行设计的过程如下: 在温度不变时,旋转状态下等厚圆盘在平行于圆盘表面的平面极坐标系上,径向、周向应力分布分别满足如下解析式a和b: 其中,E为圆盘材料的弹性模量,ν为泊松比,u为径向上的位移分量,r为极坐标系的径向坐标; 在磁场中磁性物质受体积力密度用下式c表示: 其中,为物质内部的电流密度,为磁感应强度,H为当地磁场强度,μ为物质的磁导率,τ为体积密度; 将辐射状磁场的体积力代入到旋转轮盘的应力分布计算方法后,得到模拟对应旋转状态下轮盘结构的应力应变分布的磁场强度应满足: 目标空间磁场以辐射状磁场的中心为原点,磁场的强度沿径向上线性分布; 在平行于磁场方向的平面极坐标系上,磁场强度大小的分布应满足以下公式d: 其中,Hr表示空间各处磁场强度,r为极坐标系的径向坐标,ω为对应旋转圆盘的角速度,ρ为圆盘材料的密度; S2,电磁加载装置设计:首先使用机器学习手段训练电磁线圈阵列各输入参数组合与最终磁场输出形式之间的代理模型,之后将步骤S1设计得到的目标空间磁场的磁场参数代入所述代理模型中,通过反推得到试验需要的电磁线圈阵列参数; S3,电磁载荷反馈与控制:按照步骤S2反推得到电磁线圈阵列参数在试验盘件周围空间中布置电磁线圈阵列,并在空间磁场中设置探针,通过探针获取与反馈当地磁场强度信号,根据当地磁场强度信号控制电磁线圈激励电流,生成满足试验要求的空间磁场; S4,全场应变实时监测:在步骤S3施加的磁场载荷加载过程中,基于数字图像相关技术对试验盘件全场动态应变场以及裂纹尺寸进行实时监测,分析载荷加载过程中各时刻试验盘件的表面应变分布与裂纹扩展行为。
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