单晶涡轮叶片三维晶体取向相关性能分析及优化

发布时间：2017-09-30 18:20

  本文关键词：单晶涡轮叶片三维晶体取向相关性能分析及优化

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【摘要】：采用单晶正交各向异性弹性本构关系,分析了三维晶体取向对单晶涡轮叶片应力分布、蠕变寿命、低周疲劳寿命及叶尖径向位移的影响.结果表明,三维晶体取向对单晶叶片上述性能存在显著影响,且3个取向角之间相互耦合,偏差角对叶片性能的影响随着随机角的方位而变化,随机角对叶片性能的影响也随着偏差角的角度而不同.在此基础上,应用ISIGHT构建了单晶叶片全三维取向优化平台,以蠕变寿命、低周疲劳寿命及叶尖最大径向位移为优化目标,采用邻域培植多目标遗传算法进行了叶片三维取向优化,所得Pareto解聚集在偏差角12°的区域内.选择寿命最长的Pareto解作为最优解,相对于初始强度计算点,蠕变寿命提高6倍,低周疲劳寿命提高37倍,叶尖最大径向位移减小2.5%.
【作者单位】： 中国航空工业集团公司中航商用航空发动机有限责任公司上海商用飞机发动机工程技术研究中心;
【关键词】： 单晶涡轮叶片 三维晶体取向 取向相关性能 多目标优化 Pareto解
【基金】：上海市“引进技术消化与吸收”专项资金(12XI-04)
【分类号】：V232.4
【正文快照】： 单晶材料是目前先进航空发动机涡轮叶片的常用材料,而且在陶瓷基复合材料等可替代材料目前还不成熟的情况下,在未来很长一段时间内,单晶仍然将是涡轮叶片的主要选用材料[1].单晶材料由于完全消除了晶界,使得其高温力学性能比传统的铸造高温合金有了很大的提升,但是由此造成的

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