钛合金叶片抗砂粒冲蚀性能研究

发布时间：2017-10-14 05:37

  本文关键词：钛合金叶片抗砂粒冲蚀性能研究

  更多相关文章： 砂粒冲蚀 TC4钛合金 压气机叶片 损伤分析 疲劳强度

【摘要】：军用直升机在沙漠环境飞行过程中,空气中的灰尘和砂子被高速吸入发动机,造成钛合金叶片的冲蚀损伤。冲蚀损伤会造成压气机叶片结构完整性遭到破坏,力学性能下降,严重影响发动机的正常运行和飞机的飞行安全。因此开展钛合金材料受砂粒冲蚀的损伤分析和疲劳性能分析,对防止冲蚀损伤事件引发的飞行事故具有重要的意义。本文围绕压气机叶片的砂粒冲蚀问题进行了研究,主要研究内容和结论包括以下三个方面:(1)开展了单粒子冲蚀TC4试样的仿真与试验研究(300m/s)。砂粒撞击钛合金靶板的过程中,多角粒子的破坏能量要大于球形粒子,在碰撞区域有较大残余应力,损伤特征是随着冲蚀角度的不同而变化的。(2)通过自行搭建的砂粒冲蚀试验装置,开展TC4试样的砂粒冲蚀试验(100m/s~300m/s)。试验结果表明:冲蚀率峰值出现在冲蚀角度45°左右,冲蚀率随着速度的增加而增加。随着冲蚀角度的增加,冲蚀表面粗糙度先增大后减小,在60°达到最大值,粗糙度随冲蚀速度的增加而上升。损伤表面的微观形貌反映冲蚀机制与角度有关,当冲蚀角度较小时,冲蚀损伤以切削为主;角度提高后,材料的冲蚀损伤机理以锻造挤压为主。(3)分别对光滑试样和受砂粒冲蚀的模拟叶片试验件进行高周疲劳试验,试验结果表明:冲蚀会导致试样的疲劳强度下降。对疲劳断口观察发现冲蚀导致材料表面与内部有不同的组织结构,内部出现了裂纹,这些缺陷使得材料对于高周疲劳变得敏感;冲蚀对基层材料的金相组织没有影响,只有损伤表面的?相由于挤压作用而变细。
【关键词】：砂粒冲蚀 TC4钛合金 压气机叶片 损伤分析 疲劳强度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景和意义11-14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.2.1 冲蚀机理的发展15-16
• 1.2.2 冲蚀对部件、设备的影响研究16
• 1.2.3 冲蚀率的影响因素研究16-17
• 1.3 冲蚀理论及影响材料冲蚀特性的因素17-22
• 1.3.1 冲蚀理论17-20
• 1.3.2 冲蚀磨损的影响因素20-22
• 1.4 冲蚀试验设备介绍22-23
• 1.5 本文的主要内容23-25
• 第二章 单粒子冲蚀TC4试样的仿真与试验研究25-40
• 2.1 引言25
• 2.2 TC4试样的单粒子冲蚀仿真研究25-34
• 2.2.1 有限元模型25-27
• 2.2.2 仿真结果分析27-34
• 2.3 TC4试样的单粒子冲蚀试验34-38
• 2.3.1 试验方案34-36
• 2.3.2 试验装置和试验方法36-37
• 2.3.3 试验结果与分析37-38
• 2.4 小结38-40
• 第三章 多粒子冲蚀TC4试样试验研究40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 冲蚀试验40-51
• 3.2.1 试验方案40-41
• 3.2.2 试验装置及方法41-45
• 3.2.3 试验结果与分析45-51
• 3.3 本章小结51-53
• 第四章 冲蚀损伤试件的高周疲劳性能研究53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 疲劳概述53-54
• 4.3 高周疲劳强度试验54-60
• 4.3.1 试验方案54-55
• 4.3.2 试验方法55-56
• 4.3.3 试验结果与分析56-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 主要工作与结论61-62
• 5.2 研究展望与建议62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

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本文编号：1029322