一种单晶涡轮叶片热机械疲劳寿命评估方法

发布时间：2019-06-28 20:47

【摘要】：针对单晶涡轮叶片热机械疲劳(TMF)问题,围绕单晶涡轮叶片TMF试验,结合单晶变形、损伤理论及数值模拟,建立了一套单晶涡轮叶片TMF寿命评估方法.利用空心气冷涡轮叶片TMF试验系统,对单晶涡轮片考核截面在服役条件下所产生的交变应力场和交变温度场进行模拟,确定了裂纹萌生部位及其TMF寿命.考虑单晶涡轮叶片变形和损伤行为的特征,分别建立了基于滑移系的Walker黏塑性本构模型和基于临界平面的循环损伤累积(CDA)模型.利用上述本构和寿命模型,完成了单晶涡轮叶片TMF试验的数值模拟.结果表明:叶片理论危险点与试验结果一致,且计算寿命基本落在试验寿命的3倍分散带内.
[Abstract]:Aiming at the thermomechanical fatigue (TMF) problem of single crystal turbine blade, a set of TMF life evaluation method for single crystal turbine blade is established based on TMF test of single crystal turbine blade, single crystal deformation, damage theory and numerical simulation. The alternating stress field and alternating temperature field produced by the examination section of single crystal turbine blade under service conditions are simulated by using the TMF test system of hollow gas-cooled turbine blade, and the crack initiation site and TMF life are determined. Considering the deformation and damage behavior of single crystal turbine blades, the Walker Viscoplastic Constitutive Model based on slip system and the cyclic damage accumulation (CDA) Model based on critical plane are established respectively. The numerical simulation of TMF test of single crystal turbine blade is completed by using the above constitutive and life model. The results show that the theoretical risk point of the blade is consistent with the test results, and the calculated life is basically in the dispersion zone of 3 times the test life.
【作者单位】： 中国航空工业集团公司中航空天发动机研究院有限公司;北京航空航天大学能源与动力工程学院;
【分类号】：V232.4

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本文编号：2507605