轮盘低循环疲劳试验裂纹在线监测系统应用研究

针对现有轮盘低循环疲劳试验裂纹离线检测效率低、成本高昂、检出不及时等问题,提出一种用于实时识别、跟踪轮盘疲劳裂纹的工程实用在线监测系统。该系统将同步振动振幅和相位结合为向量,引入“基线”向量表征无裂纹平均响应,以向量差为裂纹特征参数,并进行了理论公式推导,建立了以相对幅值大小和变化速率为依据的自动停车规范。以真实轮盘低循环疲劳试验为应用对象,验证了系统的有效性。

配重叶片低循环疲劳试验后粘结物分析

某涡轮盘在完成第1阶段低循环疲劳试验后,分解涡轮转子时发现配重叶片工作面出现粘结物,为弄清楚原因,本文从外观、金相、断口、成分方面进行了检查分析,结果表明:配重叶片材质及冶金质量正常,粘结物来源于榫头、榫槽工作面挤压变形磨损。

轮盘低循环疲劳寿命预测方法研究及试验验证

针对轮盘低循环疲劳载荷非对称及其主要寿命区限,提出了一种简化的Walker应变寿命预测模型,在寿命预测中考虑了轮盘危险部位数目的影响。进行了GH4133材料轴向应变控制的低循环疲劳试验;设计了涡轮盘低循环疲劳试验件,在旋转试验器上进行了涡轮盘的高温低循环疲劳试验。结果表明:轮盘低循环疲劳寿命预测方法是有效的,对试验涡轮盘的寿命预测精度在2倍散度以内。

某Ⅰ级涡轮盘低循环疲劳寿命试验研究

为了确定某Ⅰ级涡轮盘的技术寿命，根据该盘的标准循环载荷谱，对该盘进行了应力分析，确定在标准循环时该盘中心孔与径向销孔相交处为考核部位。为模拟标准循环时该盘在其考核部位的应力谱，专门设计了该Ⅰ级涡轮盘的试验转子及试验参数，在轮盘低循环疲劳试验器上，对该Ⅰ级涡轮盘的一个旧盘进行了高温低循环疲劳试验。试验结果表明：该旧盘低循环疲劳试验至第６０４７ 次循环时，有５ 个销孔考核部位出现了裂纹。断口分析表明：该旧盘剩余的试验低循环疲劳失效寿命为６０４７

涡轮叶片-榫头-轮盘的蠕变与低循环疲劳寿命预测

为获得小型涡扇发动机的涡轮转子结构的预期寿命,通过对涡轮叶片-榫头-轮盘结构进行一体化建模,利用经典寿命预测方法对其蠕变持久寿命与低循环寿命进行了预测。首先,分析了各部位温度分布和应力-应变分布,确定寿命关键点,利用Larson-Miller方程计算叶片的蠕变持久寿命,然后采用Manson Coffin方程计算整个结构的低循环疲劳寿命。计算结果表明,由于载荷剖面下的工作温度较低,叶片的蠕变损伤极小,而由于榫头/榫槽部位存在应力集中,其低循环疲劳预期寿命仅有102次循环。

涡轮叶片高温低循环疲劳/蠕变寿命试验评定

利用试验方法确定了某型发动机 级涡轮叶片高温低循环疲劳寿命 ,试验计入了高温蠕变的影响。为了缩短试验时间 ,按照损伤等效原则 ,确定了等效加速试验载荷谱。试验是在采用感应加热、液压加载的菲利轮试验器上进行的。采用对数正态分布和威布尔分布对试验结果进行了统计分析 ,给出了置信度为 95 %、可靠度为 99.87%的叶片安全使用寿命。

某压气机轮盘榫槽低循环疲劳模拟件设计与试验

提出了一种模拟件技术并结合少数构件试验评价构件寿命可靠性的方法.以某型发动机一级压气机轮盘为对象,应用该方法进行了关键部位榫槽的模拟件设计和低循环疲劳寿命考核试验.模拟件低循环疲劳寿命可靠性试验技术的结果表明,该方法为航空发动机真实构件寿命可靠性评价提供了一种新的途径.

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一。弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环 ,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面 ,得到的应力应变循环往往偏大。同时 ,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素 ,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的。文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析 ,对一台涡轮盘的残余应力进行测试 ,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环 ,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测。研究结果表明 ,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低 。

激光冲击处理对LY2航空铝合金低循环疲劳寿命影响研究

本文针对LY2航空铝合金材料,利用爆轰波理论、材料的屈服强度理论计算了激光冲击的参数范围。在此基础上设计进行了试件激光冲击处理前后的低循环疲劳寿命实验,得出激光冲击强化可以显著提高LY2航空铝合金试件的低循环疲劳寿命的结果。最后从残余应力和微观组织结构变化两方面分析了LY2航空铝合金这种低循环疲劳性能改善的根本原因。

基于临界距离-临界平面方法预测DZ125缺口低循环疲劳寿命

考虑到镍基定向凝固合金滑移相关的塑性流动和裂纹萌生机制,视其面心立方晶体结构中可能开动的滑移系为临界平面并以最大分切应变范围(?γmax)为损伤参数,分别采用热点法和临界距离理论(Theory of critical distance,TCD)对DZ125的低循环疲劳寿命进行分析和预测。研究结果表明,基于热点法的临界平面法其寿命预测偏保守,且应力集中程度越大其保守程度越明显;运用TCD时发现,缺口试件的临界距离不仅同材料、失效寿命以及应力比有关,同应力集中程度亦相关。如果以尖锐缺口试件为校准试样或采用平均思想处理临界距离,其寿命分散带均大于10倍。而假定临界距离同应力集中程度相关时获得的寿命预测分散带缩小为2倍。

镍基合金GH536材料高温低循环疲劳特性研究

对镍基合金 GH5 36材料在三种不同温度下的低循环疲劳特性进行了研究。给出了材料的应变 -寿命关系和应力应变关系。讨论了材料的疲劳特性随温度的变化。结果表明 ,在中等应变幅值之下 。

应变比对定向凝固高温合金DZ125低循环疲劳行为影响的研究

对定向凝固镍基高温合金DZ125在850℃和980℃应变控制的低循环疲劳(LCF)行为进行研究。对比分析应变比R=-1和R=0情况下的应力-应变迟滞环、循环平均应力以及断裂循环次数(寿命)的差异。结果表明:在所研究的两个温度水平下,相同应变范围条件下应变比R=-1和R=0的低循环疲劳寿命差别不大。利用扫描电子显微镜对不同应变比作用的试样断口进行观测,初步分析裂纹萌生机理。

基于等效应变的轮盘低循环疲劳寿命预测

针对轮盘低循环疲劳载荷非对称及其主要寿命区限,提出一种简化的等效应变寿命预测模型,对某型发动机高压压气机I级盘进行了低循环疲劳寿命预测。补充了1Cr11Ni2W2MoV材料轴向应变控制的低循环疲劳试样试验,设计了高压压气机I级盘低循环疲劳试验件,在旋转试验器上进行了轮盘的低循环疲劳试验,得到3个盘的平均低循环疲劳试验寿命为4 280个试验循环。通过与试验寿命的比较,等效应变寿命预测误差为41.8%,Manson-Coffin预测误差为99.2%。结果表明:简化的等效应变寿命预测方法是有效的,而且对试验盘的寿命预测精度比Manson-Coffin预测模型高。

某低压涡轮工作叶片高温低循环疲劳寿命预测

针对某航空发动机低压涡轮工作叶片建立了全尺寸有限元模型·根据台架试验及实际工作承载条件,综合考虑叶片工作时所承受的离心负荷与气流力,进行了弹塑性有限元分析;研究了箍带与叶身小孔的配合间隙对结构应力场分布的影响,发现叶片结构强度的薄弱之处为榫头第一喉部、叶身小孔及叶背一侧圆根处·以此为依据,对叶片进行了高温低循环疲劳寿命预测·计算结果表明:叶身小孔与箍带的最大配合间隙对结构静强度及寿命影响较大,寿命计算时应当考虑平均间隙量的影响;随着计算温度的提高,寿命计算结果大幅度下降·

基于弹性计算的铝合金活塞低循环疲劳寿命预测

为了研究内燃机铝合金活塞在高温蠕变影响下的低循环疲劳寿命，以柴油机铝合金活塞弹性有限元计算所得到的名义应力、应变为基础，利用Neuber原则计算其真实弹塑性应力应变．根据活塞载荷的特点进行了高温蠕变影响下的低循环疲劳寿命预测公式的理论推导，提出了一组预测铝合金活塞低循环疲劳寿命的公式，并对公式的工程应用价值进行了试验验证．

某型发动机涡轮盘销钉孔边低循环疲劳寿命分析

为了比较准确地预测轮盘低循环疲劳寿命,并与等幅循环试验确定的寿命相关联,利用详细的弹性有限元法确定轮盘的危险部位(销钉孔边)及名义应力集中系数,利用材料的循环疲劳性能确定其相应的有效应力集中系数及平均应力修正系数,然后用修正的Manson-Coffin公式预测其裂纹形成寿命。上述方法预测的某型发动机涡轮盘销钉孔边的低循环疲劳寿命与试验结果非常一致。

高温对核电工程材料低循环行为的影响研究

对核电工程材料 (钛合金 T42 NG与 T2 2 5 NG和主螺栓材料 18Cr2 Ni WA)开展了室温与 35 0℃高温下的低周疲劳性能试验研究 ,获得了各材料单调 R- O本构模型和 M- C寿命估算模型。基于这些模型 ,研究了材料的循环强化与软化规律 ,研究了温度系数λσ,λΔσ和λNf对钛合金静强度、循环强度和低周疲劳规律的影响效应 ;根据温度对寿命的影响系数 λNf与应变幅 Δε/ 2呈线性规律的重要发现 ,提出了考虑温度效应的用于高温低周疲劳寿命估算的 λ- M- C模型 。

涡轮盘低循环疲劳可靠性设计方法

基于现有疲劳试验数据,建立了涡轮盘材料GH4133合金的循环应力-应变概率模型,并提出涡轮盘低循环疲劳可靠性设计方法。以有限元分析软件ANSYS为平台,利用APDL语言进行了涡轮盘3维参数化建模;通过灵敏度分析确定了涡轮盘结构概率分析中的主要影响参数;通过涡轮盘结构低循环疲劳可靠性分析和关键结构几何参数的反复修改,满足了涡轮盘的疲劳可靠性设计指标。该方法可为发动机其他关键结构的疲劳可靠性设计分析提供参考。

一种考虑材料损伤的低循环疲劳寿命预测方法

为了更加精确地预测材料的低循环疲劳寿命,对三参数幂函数公式和拉伸滞后能寿命模型进行研究,提出了基于三参数幂函数的损伤能寿命预测模型。分别利用该模型和Manson-Coffin公式对高温合金、钛合金及结构钢等多种材料的低周疲劳试验数据进行拟合并将其分析结果进行对比;根据GH4133合金250℃时的低循环疲劳试验数据,建立了该条件下材料的循环应力-应变曲线和损伤能寿命预测模型,同时对曲线及模型进行验证。结果表明:建立的循环应力-应变曲线能够正确反映该条件下材料的应力与应变之间的关系;所提出的损伤能寿命预测模型对12种材料的低周疲劳试验数据的拟合效果较好,寿命预测精度明显高于Manson-Coffin公式。

铁道货车车轮CL60钢在450℃时的低循环疲劳行为

铁道货车车轮产生损伤失效的主要原因是承受了复杂的热载荷和机械载荷的联合作用,而高温低循环疲劳是车轮踏面区域产生损伤的重要机理之一.针对铁道货车车轮CL60钢进行了450℃时的高温低循环疲劳实验.研究发现:在整个循环过程中,应力-应变关系曲线的变化趋势基本一致;随着循环周次的进行,拉压应力峰值呈现出连续的降低态势,压应力峰值减幅略大于拉应力峰值减幅,表现了低循环疲劳的典型特性;试样断口上出现了较为严重的氧化现象,断口裂纹扩展以穿晶为主.