高温环境下的微动疲劳寿命预测方法研究

发布时间：2022-01-15 17:01

　　微动导致地疲劳失效是航空领域的一个主要问题。它与普通疲劳相比,通常会导致结构部件的寿命显著降低。在航空发动机中,微动损伤的位置通常发生在压气机叶片及轮盘的榫头榫槽上。由于航空发动机压气机内部温度高达500℃,为了确保发动机的安全,研究发动机钛合金叶片和轮盘在其工况温度下的微动疲劳行为是十分重要的。因此,本文开展了榫连接结构高温低周微动疲劳试验研究,建立榫连接结构在不同温度下低周微动疲劳寿命预测模型。主要的研究工作和研究结论如下:首先,针对航空涡扇发动机压气机叶片/轮盘连接结构,设计了一种燕尾榫结构高温微动疲劳试验加载装置。开展了TC11钛合金在200℃及500℃下的微动疲劳试验。提出通过动态应变及动态位移法相结合的方法实现对燕尾榫结构微动疲劳萌生寿命的监测。试验中发现微动疲劳裂纹均萌生在燕尾榫结构接触区域的下边缘,且接触表面存在大量的微动磨屑,属于典型的微动疲劳失效形式。试验结果表明:温度环境对微动疲劳寿命的影响较为明显。随着试验温度的升高,试验件的微动疲劳寿命会逐渐减小。其次,基于Walker公式的思路,提出一种温度等效损伤参量。采用该损伤参量用以修正Farris寿命预测模型,建立了... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高温微动疲劳试验加热装置示意图

图 1. 1 高温微动疲劳试验加热装置示意图年，Hamdy 和 Waterhouse[5]又对镍基合金 IN718 的高温微动疲劳在 280℃及 540℃下接触区域的相对滑移幅值为 40μm 时，镍基氧化膜。但相对滑移幅值为 10μm 时，只有 540℃下形成了氧的相对滑移幅值是镍基合金表面氧化膜形成的条件。]等人以钛合金 TC4 为试验对象，使用红外线加热灯对 TC4 在 ，然后通过试验的手段对试验件的静态摩擦系数进行监测。他们静态摩擦系数基本保持一致。作者认为这是由于在 260℃下，所导致的。如图 1.2 所示，作者给出了试验件在 25℃和高温情变化曲线。

南京航空航天大学硕士毕业论文大学 Gean 和 Farris[7]对具有不同表面处理的钛合金在 316℃下，不同的表面处理工艺以及润滑方式对 Ti异。使用喷丸强化后的 Ti-17 试验件，它的微动疲劳提高大约 60%。作者同时发现 Al-Br 涂层的 Ti-17 试动磨损具有更好的耐磨特性。 Kwon[8]等人使用温度环境箱对镍基合金 IN600 在高验，其具体的试验装置如图 1.3 所示。研究结果表强度和微动疲劳强度会有一定的减少，但减少的量和 320℃镍基合金的微动疲劳寿命比普通疲劳寿命均

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命[J]. 王振亚,刘道新,张晓化.  机械强度. 2011(05)
[3]燕尾榫连接结构低周微动疲劳寿命预测[J]. 古远兴,温卫东,崔海涛.  应用科学学报. 2007(05)
[4]经不同表面改性处理的钛合金的微动疲劳和微动磨损行为对比研究[J]. 刘道新,何家文.  摩擦学学报. 2005(01)
[5]Ti811合金的高温微动疲劳行为[J]. 高广睿,刘道新,张晓化.  中国有色金属学报. 2005(01)
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[9]高温不锈钢与钛合金微动疲劳特性的实验研究[J]. 戴振东,朱如鹏,潘升材,王珉.  航空学报. 1999(03)

博士论文
[1]圆弧端齿结构设计方法与微动疲劳寿命预测模型研究[D]. 李爱民.南京航空航天大学 2015
[2]航空发动机榫连接结构微动疲劳寿命研究[D]. 石炜.南京航空航天大学 2012

硕士论文
[1]圆弧榫连接结构微动疲劳寿命预测模型研究[D]. 李奇璇.南京航空航天大学 2015



本文编号：3590995