外物损伤叶片的微观损伤和残余应力对疲劳性能影响

发布时间：2017-09-15 08:07

  本文关键词：外物损伤叶片的微观损伤和残余应力对疲劳性能影响

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【摘要】：飞机在起飞、降落或者低空飞行过程中,容易遭受沙粒、石子、金属块或金属碎片等冲击,造成外物损伤。外物损伤会在冲击位置造成宏观的损伤缺口,并伴随有微观损伤和残余应力,导致发动机叶片疲劳强度降低,对飞机飞行安全造成危害。因此开展外物损伤的研究工作,分析微观损伤和残余应力对损伤叶片疲劳性能的影响,对防止外物损伤事件引发的飞行事故具有重要的意义。本文围绕风扇/压气机叶片的外物损伤问题进行了研究,主要包括以下3个方面的内容:(1)利用空气炮试验系统对150片模拟平板叶片试样进行了外物损伤模拟试验,使用三维数值显微镜对损伤进行宏观缺口测量,按损伤试样的宏观损伤参量将试样分组。使用扫描电子显微镜对损伤缺口表面进行微观观察,外物损伤的微观损伤特征主要有:光滑区域、塑性变形、微小裂纹、微小缺口、剪切带、材料丢失等。(2)采用高频疲劳试验机对光滑的TC11合金狗骨头棒试样和外物损伤试样进行高周疲劳试验。外物损伤会使试样的疲劳强度大幅下降,且具有较大的分散性。损伤缺口的宽度对平板试样的疲劳强度影响不大,损伤缺口深度、外物尺寸、冲击速度对疲劳强度影响较大。(3)采用金相显微镜对外物损伤试样疲劳断口进行观察,外物损伤会改变受损区域试样材料的金相组织,使组织形状变得细长,且具有一定排列方向。进行机加工试样、去应力退火试样与外物损伤试样的疲劳强度对比试验研究,研究表明:去应力退火消除残余应力后可以使外物损伤试样的疲劳强度得到提升;机加工试样的疲劳强度高于去应力退火试样。
【关键词】：外物损伤 疲劳强度 微观损伤 残余应力
【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】：2015
【分类号】：V231.95
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国外研究进展13-16
• 1.3 国内研究进展16-17
• 1.4 本文研究内容17-19
• 第二章 外物损伤模拟试验19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 空气炮试验系统19-23
• 2.2.1 基本结构和基本原理19-20
• 2.2.2 外物发射速度20-22
• 2.2.3 试验系统和试验步骤22-23
• 2.3 外物损伤模拟试验23-34
• 2.3.1 试样材料23-24
• 2.3.2 试样设计24
• 2.3.3 试验结果及分析24-34
• 2.3.3.1 损伤缺口宏观特征24-29
• 2.3.3.2 损伤缺口微观特征29-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 光滑试样和外物损伤试样疲劳强度35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 疲劳35-36
• 3.2.1 疲劳概述35
• 3.2.2 疲劳特征35-36
• 3.2.3 疲劳失效破坏机理36
• 3.3 疲劳强度试验36-45
• 3.3.1 疲劳强度试验简介36-37
• 3.3.2 试验方法和原理37-38
• 3.3.3 光滑试样疲劳强度试验38-39
• 3.3.3.1 试样和设备38-39
• 3.3.3.2 光滑试样的疲劳强度39
• 3.3.4 外物损伤试样疲劳强度试验39-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 微观损伤和残余应力对疲劳强度的影响46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 微观损伤对TC11 合金平板叶片疲劳性能的影响46-52
• 4.2.1 疲劳断口微观形貌分析46-49
• 4.2.2 疲劳断口金相组织分析49-52
• 4.3 残余应力对TC11 合金平板叶片疲劳性能的影响52-56
• 4.3.1 去应力退火试样的疲劳强度52-54
• 4.3.2 去应力退火试样疲劳断口金相分析54-56
• 4.4 机加工缺口试样的疲劳强度56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 论文主要工作与结论60-61
• 5.2 研究展望与建议61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文66

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本文编号：855299