CN116702570B - 一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空发动机领域，提供了一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法，包括获取影响螺桩装配预紧力上限的第一参数；基于第一参数，计算预紧力上限，包括计算并选取第一预紧力上限、第二预紧力上限、第三预紧力上限中最小值作为预紧力上限；获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数和基于应力松弛的第二预紧力衰减系数；依据第一预紧力衰减系数、第二预紧力衰减系数、螺桩预紧力上限值，获取预紧力下限。本发明采用上述螺桩装配预紧力范围计算方法配合智能螺栓对预紧力的监测，可以改善瓦块装配质量，保证浮动瓦块螺桩在高温工作环境下可浮动,螺桩静强度、持久强度、低周疲劳寿命、振动特性满足强度设计要求,提高瓦块使用寿命。

Description

一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法

技术领域

本发明属于航空发动机领域，涉及带浮动壁的火焰筒浮动瓦块安装技术，具体涉及一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法。

背景技术

随着现代高性能航空发动机技术的发展，要求增加涡轮进口温度以提高单位推力，因此燃烧室部件设计需要不断向高温方向发展，使得高效复合冷却形式的浮动壁火焰筒逐渐替代传统单一的冷却结构，进而满足先进航空发动机使用需求，浮动壁火焰筒具有分开承力和承热的功能，可以有效降低火焰筒壁温，提高火焰筒寿命。

浮动壁火焰筒中承热功能主要由浮动瓦块实现，浮动瓦块上一般设置有三个或五个螺桩，其分别与自锁螺母通过螺纹连接方式安装在火焰筒承力壁上。火焰筒承力壁上加工有与应浮动瓦块螺桩部位对应的安装孔，包括一个圆孔起定位作用，其余为椭圆形孔，椭圆形孔允许瓦块沿椭圆长轴方向浮动以释放两者间热应力。

浮动瓦块装配到火焰筒承力壁上时，浮动瓦块螺桩与自锁螺母在冷态装配时需要施加一定的拧紧力矩。目前现有的普通螺栓的拧紧力矩标准，例如HB 6586 (螺栓螺纹拧紧力矩)、Q/STB 12.521.5（公制螺栓扭紧力矩），一般是根据螺栓室温拉伸性能和螺纹规格确定适当的力矩范围，而浮动瓦块螺桩工作环境与普通螺栓具有以下不同之处：一是工作环境为高温，其能够引起螺柱材料蠕变松弛预紧力降低和拉伸性能严重衰减；二是浮动瓦块与承力壁的温度及材料的差异，导致两者会产生较大的热变形不协调，因此要求浮动瓦块工作时应能够浮动，以释放热应力避免局部发生静强度或低循环疲劳问题；三是在浮动瓦块出现热变形时，承力壁对瓦块螺桩有较大的摩擦力作用，此时如果不能控制预紧力则会导致摩擦力偏大，进而在恶劣的工作环境中瓦块螺桩根部极易产生裂纹，严重影响瓦块使用寿命。

另外，传统的拧紧力矩确定方法均存在螺母拧紧力矩与螺栓的预紧力为线性关系的假设，通常用拧紧力矩系数k来描述，且k为一常数。但实际上由于螺桩与螺母、被连接件端面的表面摩擦系数，以及螺纹牙间摩擦系数的复杂性与分散性等影响，存在实际的拧紧力矩系数与经验值可能相差深远，并具有较大的分散性的问题。采用上述方法确定的预紧力范围，不适用于在高温、强振动工作环境下的浮动瓦块，会导致施加预紧力存在偏差，产生影响浮动瓦块的工作可靠性和使用寿命的问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法，以解决依据现有普通螺栓拧紧力矩确定方法得到的预紧力范围不适用于高温、强振动工作环境下的浮动瓦块，而出现的施加预紧力偏大或偏小，影响浮动瓦块的工作可靠性和使用寿命的问题。

实现发明目的的技术方案如下：一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法，包括：

步骤1、获取影响螺桩装配预紧力上限的第一参数；

步骤2、基于第一参数，计算预紧力上限，包括：

步骤21、采用第一参数获取螺桩截面许用强度，并依据螺桩截面许用强度计算第一预紧力上限；

步骤22、采用第一参数获取螺桩根部倒圆位置许用应力，并依据螺桩根部倒圆位置许用应力计算第二预紧力上限；

步骤23、采用第一参数获取浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，并依据热应力计算第三预紧力上限；

步骤24、选取第一预紧力上限、第二预紧力上限、第三预紧力上限中最小值作为预紧力上限；

步骤3、依据模态试验和预紧力上限，获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数；依据有限元仿真技术，获取基于应力松弛的第二预紧力衰减系数；

步骤4、依据第一预紧力衰减系数、第二预紧力衰减系数、螺桩预紧力上限值，获取预紧力下限。

进一步地，所述第一参数包括螺桩室温条件下拉伸强度、螺桩工作条件下持久强度、工作时间、安全系数、螺桩公称应力截面积、浮动瓦块材料低循环疲劳性能、以及浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数。

更进一步地，步骤21中，采用第一参数获取螺桩截面许用强度，并依据螺桩截面许用强度计算第一预紧力上限，包括：

步骤211、在室温条件下，采用螺桩室温条件下拉伸强度和安全系数计算第一螺桩截面许用强度，依据螺桩公称应力截面积和第一螺桩截面许用强度计算基于拉伸强度的第一预紧力上限；

步骤212、在工作温度条件下，采用螺桩工作条件下持久强度和安全系数计算第二螺桩截面许用强度，依据螺桩公称应力截面积和第二螺桩截面许用强度计算基于持久强度的第一预紧力上限；

步骤213、选取基于拉伸强度的第一预紧力上限和基于持久强度的第一预紧力上限中的最小值作为第一预紧力上限。

更进一步地，步骤22中，采用第一参数获取螺桩根部倒圆位置许用应力，并依据螺桩根部倒圆位置许用应力计算第二预紧力上限，包括：

步骤221、在工作温度条件下，采用浮动瓦块材料低循环疲劳性能，和瓦块服役典型工况和循环数的设计要求，计算螺桩根部倒圆位置许用应力；

步骤222、基于有限元仿真技术，依据螺桩根部倒圆位置许用应力获取第二预紧力上限。

更进一步地，步骤23中，采用第一参数获取浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，并依据热应力计算第三预紧力上限，包括：

步骤231、在工作条件下，基于有限元仿真技术获取浮动瓦块与承力壁因温度差异引起热变形不协调产生的热应力；

步骤232、在工作条件下，采用浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数、热应力，计算瓦块能够浮动的临界预紧力，作为第三预紧力上限。

进一步地，步骤3中，依据模态试验和预紧力上限，获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数、依据有限元仿真技术获取基于应力松弛的第二预紧力衰减系数，包括：

步骤31、对带有浮动瓦块的火焰筒进行模态试验，获取常温条件下满足振动裕度的最低预紧力；采用最低预紧力与预紧力上限计算第一预紧力衰减系数；

步骤32、采用有限元仿真计算工作状态下螺桩应力松弛后的预紧力，采用螺桩应力松弛后的预紧力与松弛前预紧力计算第二预紧力衰减系数。

在一个改进的实施例中，上述浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法还包括：

依据确定的预紧力上限和预紧力下限，应用智能螺栓技术对自锁螺母拧紧操作实时监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开的浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法可以改善瓦块装配质量，提高瓦块使用寿命。更具体的，具有以下优点：

1.给出了浮动瓦块装配时采用螺桩预紧力控制的方法，结合智能螺栓的采用，可以更精确的控制每个螺桩装配过程，避免采用拧紧力矩控制时由于加工工艺、表面状态的差异引起个别螺桩真实预紧力偏离设计值而导致的螺栓过载或预紧力不足产生的松脱和振动问题；

2.在确定预紧力上限时，增加了螺桩截面高温工作状态强度准则，即考虑了螺桩截面持久强度计算第一预紧力上限，避免了浮动瓦块螺桩高温工作条件下蠕变失效的问题；

3.在确定预紧力上限时，增加了螺桩根部倒圆位置应力准则，螺桩根部倒圆是瓦块低循环疲劳寿命危险部位，且倒圆处应力与预紧力正相关，通过控制预紧力可以提高瓦块低循环疲劳寿命；

4.在确定预紧力上限时，增加了瓦块浮动准则，可以有效消除瓦块和承力壁热变形不协调，避免产生较大热应力降低瓦块使用寿命；

5.在确定预紧力下限时，考虑了振动频率引起的预紧力衰减系数和应力松弛引起的预紧力衰减系数，避免浮动瓦块在高温工作环境中长期工作因蠕变松弛导致有效预紧力下降，进而引起振动频率变化可能产生危险振动的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明具体实施方式中浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式中浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法的原理框图；

图3为本发明具体实施方式中火焰筒承力壁上非定位的孔与瓦块螺桩的示意图；

图4为本发明具体实施方式中浮动瓦块受火焰筒承力壁横向摩擦力的示意图；

其中，1、浮动瓦块；2、火焰筒承力壁；3、垫片；4、自锁螺母；11、浮动瓦块螺桩；12、瓦块凸台；13、螺桩根部倒圆位置；22、腰形孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本具体实施方式公开了一种浮动瓦块螺桩的自锁螺母拧紧力范围计算方法，参见图1和图2所示，预紧力范围计算方法包括以下步骤：

步骤1、获取影响螺桩装配预紧力上限的第一参数；

步骤2、基于第一参数，计算预紧力上限，包括：

步骤21、采用第一参数获取螺桩截面许用强度，并依据螺桩截面许用强度计算第一预紧力上限；

步骤22、采用第一参数获取螺桩根部倒圆位置许用应力，并依据螺桩根部倒圆位置许用应力计算第二预紧力上限；

步骤23、采用第一参数获取浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，并依据热应力计算获取第三预紧力上限；

步骤24、选取第一预紧力上限、第二预紧力上限、第三预紧力上限中最小值作为预紧力上限；

步骤3、依据模态试验和预紧力上限，获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数；依据有限元仿真技术，获取基于应力松弛的第二预紧力衰减系数；

步骤4、依据第一预紧力衰减系数、第二预紧力衰减系数、螺桩预紧力上限值，获取预紧力下限。

在一个改进的实施例中，上述螺桩装配预紧力范围计算方法还包括：

依据确定的预紧力上限和预紧力下限，应用智能螺栓技术对自锁螺母拧紧操作实时监测。

进一步地，所述第一参数包括螺桩室温条件下拉伸强度、螺桩工作条件下持久强度、工作时间、安全系数、螺桩公称应力截面积、浮动瓦块材料低循环疲劳性能、以及浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数。

上述步骤2中，预紧力上限的确定时，需要考虑的因素有：（1）高温工作条件下瓦块螺桩截面拉伸强度和持久强度，即螺桩截面强度准则；（2）瓦块浮动过程中会受到承力壁相互作用，在瓦块螺桩根部倒圆产生较大应力导致萌生疲劳裂纹，要求螺桩根部倒圆满足低循环疲劳寿命要求，即螺桩根部倒圆位置应力准则；（3）瓦块在预紧力作用下能够沿周向自由变形，即浮动准则。

上述步骤21也就是螺桩截面强度准则，通过采用第一参数获取螺桩截面许用强度，并依据螺桩截面许用强度计算第一预紧力上限，具体包括：

步骤211、在室温条件下，采用螺桩室温条件下拉伸强度和安全系数/>。通过公式/>计算第一螺桩截面许用强度；由于螺桩的预紧力（也即第一螺桩预紧力）引起的螺桩有效承载截面拉应力应不大于许用强度，即/>，因此，依据螺桩公称应力截面积/>和第一螺桩截面许用强度可以计算基于拉伸强度的第一预紧力上限Fa1，表示为/>。

步骤212、在工作温度条件下，采用螺桩工作条件下持久强度和安全系数计算第二螺桩截面许用强度，依据螺桩公称应力截面积和第二螺桩截面许用强度计算基于持久强度的第一预紧力上限。具体的，由于工作温度条件下需要考虑各连接件的热变形协调引起的螺桩预紧力变化，以及螺桩发生蠕变松弛引起的预紧力衰减，可以通过考虑蠕变的有限元仿真技术得到第二螺桩预紧力在工作温度条件下及工作时间t下衰减后的实际预紧力，以材料在相应工作温度条件下/>及工作时间t下持久强度/>除以安全系数/>作为第二螺桩截面许用强度，实际预紧力应/>不大于第二螺桩截面许用强度,即，因此基于持久强度的第一预紧力上限Fa2可以表示为。

需要说明的是：上述螺桩室温条件下拉伸强度σ_b和持久强度来自相应材料性能手册，高温下螺桩实际预紧力/>来自于考虑蠕变的瓦块螺桩和火焰筒承力壁模型有限元分析结果。

步骤213、选取基于拉伸强度的第一预紧力上限和基于持久强度的第一预紧力上限/>中的最小值作为第一预紧力上限/>。

上述步骤22也就是螺桩根部倒圆位置应力准则，通过采用第一参数获取螺桩根部倒圆位置许用应力，并依据螺桩根部倒圆位置许用应力计算第二预紧力上限，具体包括：

步骤221、在工作温度条件下，采用浮动瓦块材料低循环疲劳性能，和对瓦块服役典型工况和循环数的设计要求，计算螺桩根部倒圆位置许用应力；

步骤222、基于有限元仿真技术，依据螺桩根部倒圆位置许用应力获取第二预紧力上限。

更为具体的，参见图3所示，为火焰筒承力壁上非定位的孔与瓦块螺桩示意图，对于浮动瓦块1、火焰筒承力壁2、垫片3、自锁螺母4组成的***，有以下特点：自锁螺母4通过螺纹连接固定在浮动瓦块螺桩11上；垫片3上开有小孔，小孔与浮动瓦块螺桩11的直径相当，为小间隙配合；在浮动瓦块1发生热变形沿左右方向浮动时，垫片3与自锁螺母4均固定在浮动瓦块螺桩11上与浮动瓦块1共同运动；火焰筒承力壁2上的孔为腰形孔22，其允许瓦块沿周向浮动。

参见图4所示，为浮动瓦块1受火焰筒承力壁2横向摩擦力的示意图，无论浮动瓦块1能否浮动，浮动瓦块螺桩11均会收到火焰筒承力壁2内外两侧摩擦力作用。假设浮动瓦块1相对火焰筒承力壁2向右侧浮动，则火焰筒承力壁2内侧对浮动瓦块1产生摩擦力，/>作用在瓦块凸台12上，对浮动瓦块1危险部位例如螺桩根部倒圆位置13应力无影响；而摩擦力直接作用于浮动瓦块螺桩11上，在浮动瓦块螺桩11轴向预紧力和横向摩擦力/>的共同作用下，浮动瓦块螺桩11的螺桩根部倒圆位置13是浮动瓦块1产生疲劳裂纹的危险部位。

螺桩根部倒圆处应满足瓦块的低循环疲劳寿命要求，在寿命期内不产生疲劳裂纹并扩展至断裂，所以需要控制倒圆处应力。由于浮动瓦块螺桩轴向预紧力和横向摩擦力都与螺桩的预紧力成正比，因此螺桩根部倒圆位置13的合成应力/>大小与螺桩预紧力（即第二预紧力）直接相关，所以用螺桩根部倒圆位置13处应力来控制第二预紧力上限。通过有限元分析软件，分析预紧力作用下，叠加工作条件下的温度场引起的瓦块和承力壁、垫片热应力、摩擦力，获得瓦块螺桩根部倒圆位置13处应力/>，同时根据设计要求中对瓦块服役典型工况和循环数的规定，计算工作条件下螺桩根部倒圆位置许用应力，通过有限元方法迭代分析得到满足瓦块螺桩根部倒圆位置应力/>小于许用应力的最大预紧力，即第二预紧力上限Fb。

上述步骤23也即是浮动准则，通过采用第一参数获取浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，并依据热应力计算第三预紧力上限，具体包括：

步骤231、在工作条件下，基于有限元仿真技术获取浮动瓦块与承力壁因温度差异引起热变形不协调产生的热应力；

步骤232、在工作条件下，采用浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数、热应力/>，计算瓦块能够浮动的临界预紧力，作为第三预紧力上限。

更具体的，在不考虑结构卡滞导致浮动瓦块1不能浮动的情况下，安装的螺桩装配预紧力过大时，浮动瓦块1所受承力壁摩擦力同步增大，可能也会导致浮动瓦块1不能浮动。因此确定的预紧力上限需保证浮动瓦块热变形能够自由浮动以释放热应力，具体要求为：，其中/>为浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数，可通过试验测量得到，/>为浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，可以通过有限元分析将瓦块与承力壁在定位孔与可浮动椭圆孔两处同时约束计算得到，通过计算得到满足以上条件的第三预紧力上限为Fc，表达式为/>。

当通过步骤21至步骤23确定好第一预紧力上限Fa、第二预紧力上限Fb、第三预紧力上限Fc后，选取三者中最小值作为预紧力上限Fmax，即Fmax=min(Fa,Fb,Fc)。

上述步骤3和步骤4也就是振动准则，步骤3中通过依据模态试验和预紧力上限，获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数、依据有限元仿真技术获取基于应力松弛的第二预紧力衰减系数，具体包括：

步骤31、对带有浮动瓦块的火焰筒进行模态试验，获取常温条件下满足振动裕度的最低预紧力；采用最低预紧力与预紧力上限计算第一预紧力衰减系数；

步骤32、采用有限元仿真计算工作状态下螺桩应力松弛后的预紧力，采用螺桩应力松弛后的预紧力与松弛前预紧力计算第二预紧力衰减系数。

更具体的，火焰筒内部复杂的结构振动、燃烧噪声、气流激励易导致火焰筒和浮动瓦块发生危害性振动问题。设计良好的火焰筒在新件状态通常不会发生危害性振动，但随着高温长时间工作后，瓦块螺桩会因蠕变而引起螺柱预紧力下降，继而改变火焰筒承力壁和瓦块***的连接刚度，导致浮动瓦块1和火焰筒组成的***局部振动固有频率与设计状态发生偏移。因此，为了避免频率偏移引起的振动问题，需确定预紧力下限Fmin。

预紧力下限Fmin是在预紧力上限Fmax确定的情况下以相对值确定的 ，即通过分析允许的预紧力衰减程度。因为浮动瓦块1数量多，连接形式复杂，且需要考虑高温下浮动瓦块1的浮动，完全采用仿真分析获得火焰筒***的固有模态和频率存在困难，因此假设高温下预紧力衰减引起的频率分散度与常温下一致，采用室温环境中装配试验的方法。

具体为：以装配部分或全部浮动瓦块1的火焰筒为对象，按照确定的预紧力上限Fmax进行自锁螺母4预紧，进行自由状态下模态试验，确定火焰筒和浮动瓦块1在危险频率范围内固有频率，n为危险频率范围内火焰筒和瓦块固有振动阶次，取值为大于等于1的整数，此处危险频率范围为发动机转频、火焰筒气流、燃烧噪声等可能的激励因素存在的范围，可由零件动应力测试或仿真分析获得；降低瓦块预紧力至F'继续进行模态试验，以在危险频率范围内瓦块各阶振动固有频率不偏离Δ%为标准，其中Δ为发动机设计要求中要求的共振频率裕度；自锁螺母装配预紧力下限应保证在浮动瓦块螺桩应力松弛后，偏离后的固有频率/>的分散性不超过设计要求，即确定最低的预紧力F'，使满足/>，n为大于等于1的整数，则以频率分散度确定的第一预紧力衰减系数为/>。

再根据材料蠕变实测性能，按照火焰筒工况和使用时间进行考虑蠕变的有限元仿真分析，计算浮动瓦块螺桩预紧力在预紧力上限Fmax时，使用寿命期内的应力松弛后的预紧力，得到由于应力松弛导致的第二预紧力衰减系数为/>。

通过第一预紧力衰减系数和第二预紧力衰减系数，以及预紧力上限Fmax，可以通过公式计算预紧力下限/>。

本发明公开的螺桩装配预紧力范围计算方法可以改善瓦块装配质量，提高瓦块使用寿命，具有以下优点：

1.给出了浮动瓦块装配时采用螺桩预紧力控制的方法，结合智能螺栓的采用，可以更精确的控制每个螺桩装配过程，避免采用拧紧力矩控制时由于加工工艺、表面状态的差异引起个别螺桩真实预紧力偏离设计值而导致的螺栓过载或预紧力不足产生的松脱和振动问题；

2.在确定预紧力上限时，增加了螺桩截面高温工作状态强度准则，即考虑了螺桩截面持久强度计算第一预紧力上限，避免了浮动瓦块螺桩高温工作条件下蠕变失效的问题；

3.在确定预紧力上限时，增加了螺桩根部倒圆位置应力准则，螺桩根部倒圆是瓦块低循环疲劳寿命危险部位，且倒圆处应力与预紧力正相关，通过控制预紧力可以提高瓦块低循环疲劳寿命；

4.在确定预紧力上限时，增加了瓦块浮动准则，可以有效消除瓦块和承力壁热变形不协调，避免产生较大热应力降低瓦块使用寿命；

5.在确定预紧力下限时，考虑了振动频率引起的预紧力衰减系数和应力松弛引起的预紧力衰减系数，避免浮动瓦块在高温工作环境中长期工作因蠕变松弛导致有效预紧力下降，进而引起振动频率变化可能产生危险振动的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法，其特征在于，包括：

步骤1、获取影响螺桩装配预紧力上限的第一参数，其中，所述第一参数包括螺桩室温条件下拉伸强度、螺桩工作条件下持久强度、工作时间、安全系数、螺桩公称应力截面积、浮动瓦块材料低循环疲劳性能、以及浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数；

步骤2、基于第一参数，计算预紧力上限，包括：

步骤21、采用第一参数获取螺桩截面许用强度，并依据螺桩截面许用强度计算第一预紧力上限，包括：步骤211、基于螺桩截面强度准则，在室温条件下采用螺桩室温条件下拉伸强度和安全系数计算第一螺桩截面许用强度，依据螺桩公称应力截面积和第一螺桩截面许用强度计算基于拉伸强度的第一预紧力上限；步骤212、基于螺桩截面强度准则，在工作温度条件下采用螺桩工作条件下持久强度和安全系数计算第二螺桩截面许用强度，依据螺桩公称应力截面积和第二螺桩截面许用强度计算基于持久强度的第一预紧力上限；步骤213、选取基于拉伸强度的第一预紧力上限和基于持久强度的第一预紧力上限中的最小值作为第一预紧力上限；

步骤22、采用第一参数获取螺桩根部倒圆位置许用应力，并依据螺桩根部倒圆位置许用应力计算第二预紧力上限，包括：步骤221、基于螺桩根部倒圆位置应力准则，在工作温度条件下采用浮动瓦块材料低循环疲劳性能，和瓦块服役典型工况和循环数的设计要求，计算螺桩根部倒圆位置许用应力；步骤222、基于有限元仿真技术，依据螺桩根部倒圆位置许用应力获取第二预紧力上限；

步骤23、采用第一参数获取浮动瓦块与承力壁热变形不协调产生的热应力，并依据热应力计算第三预紧力上限，包括：步骤231、在工作条件下，基于有限元仿真技术获取浮动瓦块与承力壁因温度差异引起热变形不协调产生的热应力；步骤232、基于浮动准则，在工作条件下采用浮动瓦块与承力壁之间的摩擦系数、热应力，计算瓦块能够浮动的临界预紧力，作为第三预紧力上限；

步骤24、选取第一预紧力上限、第二预紧力上限、第三预紧力上限中最小值作为预紧力上限；

步骤3、依据模态试验和预紧力上限，获取基于振动频率的第一预紧力衰减系数；依据有限元仿真技术，获取基于应力松弛的第二预紧力衰减系数，包括：步骤31、对带有浮动瓦块的火焰筒进行模态试验，获取常温条件下满足振动裕度的最低预紧力；采用最低预紧力与预紧力上限根据频率分散度计算第一预紧力衰减系数；

步骤32、采用有限元仿真计算工作状态下螺桩应力松弛后的预紧力，采用螺桩应力松弛后的预紧力与松弛前预紧力，计算第二预紧力衰减系数；

步骤4、依据第一预紧力衰减系数、第二预紧力衰减系数、螺桩预紧力上限值，采用公式计算预紧力下限，其中，/>为螺桩预紧力上限值；/>为第一预紧力衰减系数，F'为瓦块最低预紧力；/>为第二预紧力衰减系数，/>为寿命期内的应力松弛后的预紧力。

2.根据权利要求1所述的浮动瓦块螺桩装配预紧力范围计算方法，其特征在于，还包括：

依据确定的预紧力上限和预紧力下限，应用智能螺栓技术对自锁螺母拧紧操作实时监测。