本发明属于轴流叶轮机械设计，特别涉及一种轴流转子叶片强度的优化方法及系统。
背景技术：
1、针对转速高的发动机，其转子叶片承受的根部应力水平较高，需要设计足够的强度储备以满足发动机全寿命周期内的安全使用要求。工程应用中，叶片设计既不能太薄或太厚，只有进行性能和强度的最佳平衡设计，才能获得一个优秀的工程产品；现有轴流转子叶片的设计通常采用等z或者流面造型设计方法，该方法在局部高度区间内实现叶根增厚时存在以下弊端：等z截面或流面造型无法实现非等z或非流面对应高度范围内的厚度设计调整，容易导致调整范围过量或不足；针对上述问题，本发明提出了一种可以快速优化轴流转子叶片强度的方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2、设计初始轴流转子叶片方案，并对初始轴流转子叶片方案进行评估；
3、对评估后符合要求的初始轴流转子叶片的叶根局部范围进行增厚，完成轴流转子叶片强度的优化，获得优化后的轴流转子叶片方案；
4、对优化后的轴流转子叶片方案进行三维建模，获得优化后轴流转子叶片三维模型；
5、对优化后轴流转子叶片三维模型进行评估，符合要求后得到最终的优化方案。
6、优选地，对初始轴流转子叶片方案进行评估，包括以下步骤：
7、气动性能评估，采用经过试验数据校核过的数值仿真模板，对初始方案的叶片进行气动性能评估；
8、强度评估，采用经过试验数据校核过的数值仿真模板，选择对应材料特性对初始方案的转子叶片盘进行叶片的强度评估，分析其应力分布及对应屈服强度标准下的强度储备系数。
9、优选地，对优化后的轴流转子叶片三维模型进行评估，包括以下步骤：
10、气动性能评估，采用经过试验数据校核过的数值仿真模板，对优化后方案的转子叶片进行气动性能评估，并与初始轴流转子叶片方案进行对比；
11、强度评估，采用经过试验数据校核过的数值仿真模板，选择对应材料特性对优化方案的转子叶片盘进行叶片的强度评估，分析其应力分布及对应屈服强度标准下的强度储备系数，并与初始轴流转子叶片方案进行对比。
12、优选地，屈服强度标准为0.75σ0.1。
13、优选地，还包括如下步骤，
14、如果气动性能变化超出设定范围或强度变化超出设定范围，重复以下步骤：
15、对评估后符合要求的初始轴流转子叶片的叶根局部范围进行增厚，完成轴流转子叶片强度的优化，获得优化后的轴流转子叶片方案；
16、对优化后的轴流转子叶片方案进行三维建模，获得优化后轴流转子叶片三维模型；
17、对优化后轴流转子叶片三维建模进行评估，直到满足气动性能和强度要求。
18、优选地，对评估后符合要求的初始轴流转子叶片的叶根局部范围进行增厚，完成轴流转子叶片强度的优化，获得优化后的轴流转子叶片方案；包括如下步骤：
19、设定叶片表面的最大应力位于叶片n1％叶高位置；最大应力值85％的高应力区间的叶高最大占比为n2％；
20、根据叶片表面的最大应力位于叶片n1％叶高位置和最大应力值85％的高应力区间的叶高最大占比n2％，确定叶根增厚区间的叶高占比n3％，包括：
21、n3％＝2×n2％-n1％；
22、根据叶根增厚区间的叶高占比n3％和叶片前缘的子午高度，确定需要增厚的叶片高度h，包括：
23、h＝n3％×hb；
24、其中，hb为叶片前缘的子午高度，单位mm。
25、优选地，在符合气动性能的情况下，需要增厚的叶片高度h取最大值。
26、优选地，对初始轴流转子叶片的叶根局部范围内进行增厚来完成轴流转子叶片强度的优化，还包括如下步骤：
27、在对应的高度调整区间内，可对叶片沿相应高度进行等量增厚，包括：
28、设定叶片与轮盘相接的根部倒圆角为r，叶片前缘、尾缘延伸线与轮毂面的交点距轮盘前端、后端的轴向距离分别为t1、t2，距轮盘前端和后端的最小值为tmin计算公式为：
29、tmin＝min(t1，t2)；
30、根据距轮盘前端和后端的最小值为tmin和叶片与轮盘相接的根部倒圆角r，确定最大厚度增量t，包括：
31、t＝tmin-r；
32、根据屈服强度标准x和最大应力值，确定转子叶片的静强度储备系数k，包括：
33、
34、χ表示屈服强度标准；
35、根据第n次的单边厚度调整，厚度增量d，确定最终的厚度增量δt，包括：
36、δt＝n×d。
37、优选地，对优化后的轴流转子叶片三维建模，获得优化后轴流转子叶片三维模型；包括如下步骤：
38、确定的叶根局部增厚的高度区间h及厚度增量δt，对初始方案的叶根局部进行增厚，再对相接位置进行倒圆并光顺转接得到优化后的轴流转子叶片方案的三维模型。
39、优选地，倒圆半径r取值在设定范围内取最大值。
40、一种轴流转子叶片强度的优化系统，包括：
41、第一计算模块：用于设计初始轴流转子叶片方案，并对初始轴流转子叶片方案进行评估；
42、第二计算模块：对评估后符合要求的初始轴流转子叶片的叶根局部范围进行增厚，完成轴流转子叶片强度的优化，获得优化后的轴流转子叶片方案；
43、第三计算模块：对优化后的轴流转子叶片三维建模，获得优化后轴流转子叶片三维模型；
44、第四计算模块：对优化后轴流转子叶片三维模型进行评估，符合要求后得到最终的优化方案。
45、本发明有益效果：
46、1.本发明通过简单方法来优化叶片强度，从根本上避免加工细根问题，使叶型在合理的范围内，可实现产品加工合格率的提升和制造成本的降低。
47、2.本发明保持原始造型设计截面数量不变，不仅避免了局部多截面造型设计带来的光顺设计难题，还可快速完成强度优化方案，缩短优化设计周期。
48、3.通常当根部马赫数低于1.05时，叶根厚度调整的高度占比较小，厚度调整量有限，对气动性能基本无影响。
49、4.本发明通过叶根局部增厚使得叶片根部的刚度增加，叶片固有频率提升，实现同等转速下的共振裕度增加，降低共振带来的断裂风险。
50、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，对初始轴流转子叶片方案进行评估，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，对优化后的轴流转子叶片三维模型进行评估，包括以下步骤：
4.根据权利要求2或3所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，屈服强度标准为0.75σ0.1。
5.根据权利要求4所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，还包括如下步骤，
6.根据权利要求1所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，对评估后符合要求的初始轴流转子叶片的叶根局部范围进行增厚，完成轴流转子叶片强度的优化，获得优化后的轴流转子叶片方案；包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，在符合气动性能的情况下，需要增厚的叶片高度h取最大值。
8.根据权利要求6或7所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，对初始轴流转子叶片的叶根局部范围内进行增厚来完成轴流转子叶片强度的优化，还包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，对优化后的轴流转子叶片三维建模，获得优化后轴流转子叶片三维模型；包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种轴流转子叶片强度的优化方法，其特征在于，倒圆半径r取值在设定范围内取最大值。
11.一种轴流转子叶片强度的优化系统，其特征在于，包括：
