航空发动机高压涡轮盘辐板裂纹分析

航空发动机高压涡轮盘在外场使用后大修时,荧光检查发现后封严臂根部有裂纹显示。裂纹位于涡轮盘辐板与后封严臂转接R处,沿圆周分布,宏观上不连续。为查明涡轮盘产生裂纹的原因,本文对故障件的外观尺寸进行了检查,对开裂涡轮盘的化学成分和力学性能进行了测试,对断口进行了宏观和微观观察,并对涡轮盘裂纹处进行了应力分析和疲劳寿命评估以及实物件模拟试验,实现了故障再现。试验和分析结果表明,涡轮盘辐板与后封严臂转接R处的裂纹性质为低周疲劳裂纹,该位置的应力过大是裂纹形成的主要原因。

国外航空发动机关键件定寿和延寿方法分析

为获得航空发动机关键件的最大安全使用寿命,在国际航空领域开发了多种寿命评定方法。针对国外军、民用航空发动机通用规范对关键件的安全性要求,深入分析了5种定寿方法和基于裂纹扩展寿命、改进的统计方法、风险评估等方向研究发展起来的3种关键件延寿方法的原理、使用范围、使用条件以及安全性等问题。根据假设的轮盘试验结果,采用预定安全循环寿命法计算了轮盘的安全寿命,并分别运用改进的统计法和简化的风险模型进行了轮盘延寿的计算和分析。

某型发动机整机振动故障诊断分析

对某型某台份发动机在出厂试车时出现的整机振动大的故障现象,进行了振动特征分析;采取排除法进行分解检查和试车验证,证明该振动是由转子不平衡所致。

某型发动机高压压气机第6级静子叶片掉角故障分析

针对某型发动机高压压气机第6级静子叶片掉角故障,分别进行了断口分析、强度计算、振动模态试验和整机动应力测试,综合分析结果表明:第6级静子叶片掉角断口均属于高周疲劳;实测第9阶振型的最大相对振动应力区与故障叶片的裂纹起始位置吻合;第9阶自振频率对叶尖附近的弦长、厚度及尾缘R的尺寸微小变化很敏感。采取了增加频率限制、对涂"W"漆前的吹砂工艺进行细化以保护叶片的措施,使得该故障得以排除。

Co影响Ni-Mn-Ga合金马氏体相变的第一性原理分析

采用基于密度泛函理论的第一原理平面波赝势法,研究了掺杂Co元素对Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金的能态密度分布的影响规律,阐明了Co对马氏体相变作用机理。研究表明,随Co含量增加,更多的Co3d-Mn3d杂化取代了Ni3d-Mn3d杂化,使母相稳定性提高,马氏体相变温度降低。Co的加入对Ni-Mn-Ga-Co母相的自旋向上能态密度几乎没有影响,但明显改变自旋向下能态密度。

冷轧TiNi合金的阻尼行为研究

研究了冷轧变形对TiNi合金阻尼行为的影响,探讨了冷轧变形影响阻尼特性的微观机制。结果表明,当应变振幅较低时,形变马氏体的阻尼值随频率的增加先急剧下降至一定值后趋于稳定;当应变振幅较高时,频率对阻尼值的影响较小;当振动频率一定时,形变马氏体的阻尼值随应变振幅的增加而下降至一定值,随振幅的继续增大其阻尼值趋于稳定。形变马氏体的高阻尼特性主要归因于外力作用下马氏体孪晶界面及位错的往复运动。

载荷和热处理对DD6单晶高温合金再结晶行为的影响

采用压痕加载法研究了DD6镍基单晶高温合金在不同温度热处理、不同载荷大小和不同合金状态下的再结晶行为。研究结果表明:铸态DD6合金在1 220℃以下热处理压痕附近没有发生明显的再结晶现象;1 270℃和1 300℃下热处理2 h形成了枝晶形状的再结晶晶粒;1 315℃热处理形成了等轴状再结晶晶粒。随着载荷量的增加,DD6合金的再结晶区域面积明显增加;铸态和热处理态试样变形后在1 310℃热处理,试样都出现等轴状再结晶,再结晶深度随处理时间增加而增大;相同时间和温度热处理后,铸态试样的再结晶深度和面积均小于热处理态。

某型飞机卡箍断裂失效分析

某型飞机氧气瓶固定卡箍的断裂是一种多发故障。通过断口金相观察、断面成分分析发现卡箍断裂属于腐蚀疲劳断裂;疲劳源在卡箍表面焊缝加强高与热影响区交界处。在分析焊接质量时,金相检查发现卡箍焊缝加强高与热影响区的交界处存在焊接小裂口。焊接质量差是卡箍焊缝处产生腐蚀疲劳的原因,焊接缺陷对疲劳裂纹的萌生也起了一定的促进作用。最后,给出改善焊接质量的有效措施。

篦齿封严流动及其对压气机静子性能的影响

为研究工程上广泛采用的3平齿型篦齿封严泄漏流动,以1台多级压气机第3级静子为例,利用数值模拟技术进行了计算分析。结果表明:篦齿封严间隙与泄漏流量成线性正比关系,但对静子流通能力和总压损失等的影响不是线性的;篦齿封严泄漏导致静子端壁区流动产生角区分离,并催生强的二次流动,是静子封严泄漏能够影响主流大范围流动的内在机制。为此提出将篦齿封严间隙控制在1%叶高左右的建议,以将篦齿封严泄漏对压气机静子的影响控制在可接受的范围之内。

压气机叶片型面精密数控铣加工技术应用研究

为了提高压气机叶片型面和进、排气边转接圆角的数控铣加工质量,在工艺、夹具、数控加工模型与程序以及检测方法等方面采取了攻关措施,减小了叶片型面精铣加工的变形,实现了叶身型面的精密铣削加工,对型面采用毡轮修光去除铣削痕迹后,经过3坐标、小半径投影仪等设备的测量,进、排气边转接圆角的形状和型面轮廓度、位置度各项要求的加工质量得到了质的提升,其合格率由20%提高到75%以上,加工效率和刀具耐用度提高1倍以上,使叶身型面精密铣削技术具备了精品叶片批量生产的工程化应用技术基础。

某型燃气轮机封严盘疲劳裂纹机理分析

为了系统研究某型燃气轮机封严盘疲劳故障的现象、机理、特点和原因,进行了封严盘故障损伤痕迹、断口形貌、材料成分、金相组织等分析;同时进行了强度(应力)和模态振动特性方面的有限元计算研究,在此基础上进行了共振特性分析。分析结果表明:该封严盘结构设计存在薄弱环节,其均压孔孔边径向应力水平高,孔边表面状态不佳,在一定振动应力作用下,均压孔边容易产生高周性质的疲劳裂纹。对防止某型燃气轮机封严盘产生疲劳裂纹失效提出修理和使用中应控制的要点。

骨架式压气机机匣仿真计算分析

为了实现通过改变压气机机匣材料、结构形式和加工手段,达到减轻压气机机匣质量的目标,依照骨架式结构设计思想,对某型压气机的机匣进行了骨架式结构的改进设计,即"桁架"式结构机匣,并针对这3种典型的结构机匣分别从静强度、模态和包容特性等角度进行了仿真计算和对比分析,得到了现阶段最优方案为圆形开孔机匣。结果表明:该类骨架结构可以实现在不影响机匣使用要求的前提下,将压气机机匣质量减轻10%~20%,有效提高发动机推重比。