孔挤压强化工艺参数对GH4169高温合金疲劳寿命影响分析

为探究孔挤压强化工艺参数对镍基高温合金GH4169低周疲劳寿命的影响规律,首先建立了经试验验证的孔挤压强化后GH4169带孔平板低周疲劳寿命模型,在此基础上研究了600℃、820MPa、应力比0.1条件下挤压量、前导角、后导角、摩擦因数、芯棒材料等典型工艺参数对孔挤压强化后疲劳寿命的影响规律。结果表明:提高挤压量能明显提升疲劳寿命,但过大的挤压量会导致疲劳寿命下降;增加前导角有助于改善挤入面疲劳寿命;后导角对疲劳寿命没有影响;摩擦因数的提高会对孔挤压强化效益产生负面影响;芯棒材料的屈服强度应大于被挤压材料。

涡轮盘榫槽激光冲击强化数值模拟与试验验证

提出了基于离散化思想的曲面结构激光冲击强化数值模拟方法,通过空间几何关系和能量守恒原理实现受冲击区域、压力的精准定义,可实现任意曲面、任意角度的激光冲击强化数值模拟,并依据网格无关性要求确定了靶材网格尺寸。利用该方法,探究了激光冲击强化后涡轮盘榫槽结构特征部位的残余应力分布规律,与试验结果相比预测误差在20%以内。研究表明:激光冲击强化后涡轮盘榫槽部位引入一定深度范围内的残余压应力,但因曲面结构特征导致的工艺可达性影响,残余应力数值低于相同工艺水平下的平面结构,且在不同方向上存在差异性。

轮盘低周疲劳模拟件设计及试验

航空发动机轮盘长时间在交变大载荷下工作,其盘心、螺栓孔、端齿等应力集中的特征部位容易发生低周疲劳失效。为准确评估轮盘特征部位的疲劳寿命,需设计反映应力梯度的模拟件并开展相应的疲劳试验,从而为发动机结构设计提供重要依据。现有的模拟件设计方法通常保证危险点一定范围内的应力/应变分布与真实构件的一致,但这些方法对“一定范围”的定义缺乏理论依据且未能形成统一认识。为此,提出了一种临界距离范围内SWT参量分布一致的模拟件设计方法,建立了轮盘盘心、螺栓孔、端齿等危险部位的模拟件设计方法,并开展了模拟件的低周疲劳试验。将端齿模拟件100%转速对应的平均疲劳寿命与轮盘旋转疲劳试验结果对比,相对误差为7%,且均为表面薄弱晶面起裂。最后,讨论了该模拟件设计方法的稳健性。