喷丸强化对异物致损车轴钢疲劳性能的影响

高速铁路车轴长期服役中形成各种损伤,严重破坏了结构完整性。为此,首先采用喷丸处理(SP)对车轴钢试样进行强化,运用空气炮装置预制异物损伤(FOD),基于X射线衍射和纳米压痕仪得到喷丸强化试样表层的残余应力和微观硬度分布,开展高周疲劳试验分别获得未强化光滑试样(UnSPed+UnFODed)、强化处理的光滑试样(SPed+UnFODed)、未强化处理的FODed试样(UnSPed+FODed)和强化处理的FODed试样(SPed+FODed)的疲劳S-N曲线,同时考虑疲劳寿命数据的分散性,引入C95R95的概率评估方法得到上述各类试样的疲劳P-S-N曲线。最后,建立了伤损车轴材料的修正Kitagawa-Takahashi图。研究发现,异物损伤过程将会显著降低车轴钢试样的疲劳强度和寿命,然而由于残余压应力和硬化层的存在,喷丸强化能够有效提高受到FOD冲击试样的抗疲劳性能,具有重要的工程应用价值。

一种涡轮机匣挂钩槽疲劳寿命研究的试验方案

提出了一种针对涡轮机匣挂钩槽疲劳寿命的试验方案.该方案首先对涡轮机匣进行数值分析,得到危险部位的应力分布,再通过常温下机械加载来模拟危险部位总应力场,并在该载荷下获取涡轮机匣挂钩槽疲劳寿命.利用该方案,对新制作的涡轮机匣结构改进措施、原有涡轮机匣维修措施以及腐蚀影响进行了试验研究.结果表明:1新制作的涡轮机匣挂钩槽增加倒圆半径为0.8mm的圆角后,安全寿命在50%,95%置信度下可分别增加69%和198%;2原有涡轮机匣挂钩槽铣倒圆半径为1.5mm的内圆角后可以获得与新制作的涡轮机匣挂钩槽相近的疲劳寿命;3腐蚀会严重影响涡轮机匣挂钩槽的疲劳寿命.

面向可靠性设计的发动机材料超高周疲劳强度估计方法

提出了一种面向可靠性设计的四参数随机疲劳极限模型,可针对小样本数据实现超高周疲劳(VHCF)应力-寿命(S-N)曲线处理。通过对航空用钛合金常规样本数超高周疲劳数据的拟合分析和对比验证了模型的准确性。同时,以某型航空发动机压气机叶片用TC17钛合金为研究对象,分别对室温(RT)和400℃小样本超高周疲劳数据进行了处理,得到了典型置信度和可靠度条件下的超高周疲劳强度估计值。结果表明:本文提出的四参数随机疲劳极限模型,能够通过少量的长寿命区试验数据获得材料超高周范围内发动机设计所需的疲劳强度估计值;相较于常用的升降法,基于本模型进行试验安排可大幅降低68%的试验量,为发动机材料的超高周疲劳强度评价提供方法支持。