某发动机涡轮盘低循环疲劳试验故障分析

某型燃气涡轮转子试验件在进行低循环疲劳试验时,试验件出现损坏。本文采用断口分析、金相组织检测等手段对其失效性质及裂纹萌生原因进行分析。结果表明:后挡板破裂性质为疲劳,裂纹源位于沟槽底部,机加痕迹是形成疲劳源的主要原因。为了提高挡板的疲劳寿命,需要严格控制沟槽底部的加工质量、提高该处的表面粗糙度。     

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一.弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面,得到的应力应变循环往往偏大.同时,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的.文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析,对一台涡轮盘的残余应力进行测试,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测.研究结果表明,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低,由残余应力可以较准确地确定最大应力应变循环.     

非对称循环疲劳寿命研究及涡轮盘概率寿命分析

提出基于试棒非对称循环疲劳实验数据的发动机轮盘低周疲劳寿命可靠性分析方法.通过250℃恒温两种不同应变比下GH4133材料疲劳实验,得到应变疲劳寿命曲线.通过有限元数值模拟标准试棒寿命,说明用非对称循环应变寿命曲线估算结构寿命比对称循环应变寿命曲线估算更准确.最后采用所提方法计算分析某涡轮盘销钉孔边低周疲劳概率寿命,寿命数值计算结果与试验结果吻合良好.     

某型涡轮增压器轴流涡轮疲劳寿命预测分析

针对船用涡轮增压器在发动机实际工况下的疲劳失效模式,基于发动机的耐久试验任务剖面,分析了增压器在不同工况下运行时的涡轮转速的变化规律,计算了船用涡轮增压器涡轮疲劳危险部位的应力变化情况,其最大应力出现部位位于叶片根部,最大应力值为647MPa。利用线性Miner累计损伤法则,统计出涡轮增压器涡轮在发动机整个耐久试验任务剖面过程中的总损伤量为0.004,根据总损伤量和耐久试验总时长,推算出涡轮增压器涡轮的寿命为33334h;通过拉森-米勒参数法分析计算在工作状态下,涡轮的蠕变寿命为316227h,为后续涡轮可靠性分析提供理论参考。     

涡轮盘高温合金的低循环疲劳性能

本文研究了四种航空发动涡轮盘高温合金的低循环应变疲劳性能,结果表明,在600、650℃空气介质中,当总应变范围Δε_T<1.51%时,GH132合金的疲劳性能优于GH36合金;600、700℃下,GH33A优于GH33合金。GH36表现为循环硬化;GH132基本属循环软化;GH33和GH33A合金出现多次循环硬化-软化现象。所有合金的Δε_T-N_f关系曲线在双对数坐标中呈线性关系,其高温低循环应变疲劳寿命可以Δε_TN_f~α=C方程来估算。     

涡轮盘合金的蠕变—低周疲劳复合试验及寿命估算

一个良好的燃气涡轮发动机涡轮盘材料,应满足屈服强度、抗拉强度、蠕变强度、高频疲劳、低周疲劳和长期使用过程中组织稳定性的要求。过去均采用常规指标(持久强度、蠕变、瞬时拉断、弯曲疲劳和冲击韧性等)作为设计的依据和衡量材料的标准。近年来,随着科学技术的发展和由于燃气涡轮发动机在航空和动力工业中发生一系列严重事故,人们逐渐认识到,上述指标虽然可以代表一种材料的基本特点,但不能正确反映材料的使用性能。当然,真正代表材料使用性能的,是试车或飞行(或动力工业燃气轮机地面长期运转)试验,但对航空材料来说,这是不经济的。因此,模拟试验,在试验室条件下开展接近实际受力状态的复合试验,不仅可以了解材料在复合应力下的力学行为,而且为设计和合理选材提供了可靠的依据。本文就GH135铁基涡轮盘合金及GH33镍基合金,在控制应力下蠕变—低周疲劳复合试验结果及应用线性累积损伤法则对GH135和GH33合金涡轮盘标齿寿命的初步估算作一简单介绍。     

GH901压气机盘变幅低循环疲劳寿命估算

在试验研究的基础上,改进了局部应力应变方法。经 GH901压气机盘和光滑试样的变幅低周疲劳试验证明,文中提出的改进措施行之有效,显著特点是具有较高的寿命估算精度.预估寿命与实测寿命之比接近于1。     

涡轮盘低循环疲劳两种可靠性分析方法的对比

使用基于应力和基于应变的疲劳可靠性分析方法,对比分析了涡轮盘低循环疲劳寿命及可靠性。P-S-N曲线由三参数函数式来描述,并由异方差回归拟合,涡轮盘危险点的应力应变可由有限元分析和响应面法得到,对比了应力寿命、应力强度、应变寿命和应变强度四种疲劳可靠性模型的寿命及可靠度,结果表明基于应力的分析方法,也可用于涡轮盘低循环疲劳可靠性分析。     

某乘用车催化器总成低周疲劳寿命预测

鉴于目前SUS441铁素体不锈钢催化器总成应用低周疲劳寿命预测经验通用公式精度低的不足,对SUS441材料进行高温拉伸试验数据采集,拟合修正了Manson-Coffin公式疲劳寿命预测参数;通过STAR-CCM+软件和ABAQUS软件建立基于体映射法的流-固-热耦合模型,分析了催化器总成在4个工作循环后的热负荷,对SUS441催化器总成进行低周疲劳寿命估计。结果表明,温度场仿真结果与试验数据在误差范围内,模型可信度高;利用修正公式得到应变-低周疲劳寿命曲线,进行寿命预测,通过发动机台架冷热冲击耐久试验证明修正公式比经验通用公式更准确,该结果可为催化器总成设计开发提供指导。     

某型发动机整体轮盘低循环疲劳寿命计算

介绍了循环旋转试验器预定轮盘循环疲劳寿命的基本思路,并介绍了根据此思路所进行的整体轮盘的循环试验的条件、实施、结果的分析与处理,通过低循环疲劳试验确定轮盘的初始寿命。为评定压气机使用寿命提供依据;积累试验数据,丰富设计数据库,以完善压气机设计体系。     

低循环疲劳寿命预测的幂指函数模型

从塑性应变幅与疲劳失效反向数在双对数坐标系下的二次曲线特征及残差稳定化两个角度出发,基于幂变换法,构造低周疲劳寿命预测的幂指函数模型。给出一些材料的幂变换指数p值,并对模型寿命预测能力进行检验,结果表明,幂指函数模型对低周疲劳寿命预测具有良好的精度。并指出Manson-Coffin方程实际是幂指函数模型在双对数坐标系下的一阶线性近似,它对应于p=1的情况。由于幂指函数模型非线性的增强,使其对寿命的预测能力大大提高,而通过幂变换方法,模型参数回归仍采用线性回归方法,保持了模型应用的简便性。     

基于塑性应变能的涡轮盘多轴疲劳寿命预测方法

在分析疲劳裂纹产生机理的基础上,将塑性应变能和临界平面结合起来,同时引入剪应变能比例因子,提出一种新的多轴损伤参量,通过试棒单轴低循环疲劳试验应力应变曲线得到总的塑性应变能,进而得到一种新的多轴疲劳寿命预测模型。通过对比分析,得到了最佳剪应变能比例因子。使用该模型、Chen-Xu-Huang(CXH)模型、Liu-Wang(LW)模型对某型发动机涡轮盘销钉孔低循环疲劳寿命进行预测,并与真盘试验结果进行对比。结果表明,该多轴疲劳寿命预测模型预测误差为20.5%,优于CXH和LW模型。     

涡轮盘合金氧化-疲劳裂纹扩展机理和寿命预测研究进展

航空发动机涡轮盘在其服役过程中往往在高温燃气环境下承受热载荷和机械载荷共同作用,最终因疲劳、蠕变以及氧化的交互作用而失效.随着高推重比航空发动机的发展和涡轮前温度的提高,氧化损伤对涡轮盘表面疲劳裂纹扩展的影响愈加显著,往往可使疲劳裂纹扩散速率提高1～2个数量级.综述氧化损伤对涡轮盘用高温合金疲劳裂纹扩展的影响以及疲劳裂...     

某轿车摆臂疲劳试验载荷谱编制及寿命预测

传统编谱方法对低幅载荷只考虑其损伤作用,没有考虑零件的低载强化特性。以某轿车摆臂为对象,编制了耐久性试验用程序载荷谱,再分别按照传统损伤理论与低载强化理论预估零件的疲劳寿命,比较分析两种理论在疲劳寿命预测上的差异。台架试验结果表明,考虑低载强化作用的寿命预测方法对零部件的寿命预测具有更高的精度,这对汽车零部件耐久性试验失效模式和耐久性里程的更精确推断具有重要意义。     

基于Fourier正交基神经网络的涡轮盘低循环疲劳可靠性分析

涡轮盘作为航空发动机的关键部件,在高温、高转速的严酷条件下工作,低循环疲劳成为涡轮盘的主要失效模式。而且涡轮盘的结构复杂性,在进行疲劳可靠性分析时,直接使用Monte-Carlo法的计算量非常大,而传统的响应面法精度达不到计算要求。Fourier正交基神经网络具有很强的非线性逼近能力,在对涡轮盘进行疲劳寿命分析时,采用Fourier正交基神经网络和Monte-Carlo法相结合的方法,并与传统响应面法和Monte-Carlo法进行对比。结果表明,前者不但可以满足精度要求,而且效率高,在涡轮盘等复杂结构可靠性分析中具有很好的工程应用前景。     

膨胀节低周疲劳寿命预测

一、概述波纹管是轴对称带波纹的薄壁管状壳体,在轴向力、横向力、弯矩作用下能产生较大的位移,故在管路系统中可用以吸收由于热膨胀或其它原因引起的位移和转角,降低管路中的力和力矩。但波纹管的扰扭性较差,一般不能吸收扭转角位移。在波纹管结构分析时,一般将之当作迴转薄壳或轴对称体处理;在工程计算中一般简化为梁或曲梁。     

增压器涡轮叶片疲劳蠕变寿命预测方法

根据径流式增压器涡轮的结构与工作特点,分析了涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征;针对增压器涡轮由疲劳与蠕变交互作用引起的叶根断裂失效模式,研究了增压器涡轮叶片叶根的载荷与应力变化历程,建立了涡轮叶片叶根的载荷与应力描述方法;然后建立了增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法及模型,并运用建立的模型对增压器涡轮叶片叶根进行了寿命评估。     

陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命预测

采用细观力学方法建立预测纤维增强陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命的模型。该模型考虑初始加载到疲劳峰值应力时,基体出现裂纹,纤维/基体界面发生脱粘,部分纤维将发生断裂,并采用统计方法得到初始加载到峰值应力时的纤维失效体积分数;在后续循环过程中,考虑纤维相对基体在界面脱粘区滑移造成界面切应力下降,纤维失效模型与Evans界面磨损模型相结合,得到循环过程中纤维失效体积分数与界面切应力、循环数之间的关系;当纤维失效导致剩余强度下降,并小于疲劳峰值应力时,判断材料失效。采用剩余强度方法对陶瓷基复合材料的S-N曲线进行预测,并将预测的S-N曲线与试验数据进行对比,结果吻合较好。     

增压器涡轮箱疲劳分析与寿命预测

作为增压器核心零部件,涡轮箱的疲劳失效主要由热载荷引起。结合汽车发动机可靠性试验方法规范,通过CFD、FEA仿真和FEMFAT疲劳,计算分析增压器在不同工况下的温度及累积塑性应变分布情况和涡轮箱危险部位的疲劳损伤,对涡轮箱的疲劳寿命进行预测分析,经过计算分析该涡轮箱疲劳寿命约为1490 h,能够满足实际使用要求。     

低循环疲劳中的工程无裂纹寿命

本文对低循环疲劳中的工程无裂纹寿命N_o进行了探讨。通过对国产汽轮机转子钢30Cr2MoV和西德生产的电站锅炉汽包用钢BHW35及19Mn5的低循环疲劳试验,用不同的方法确定N_o,提出了一个估算低循环疲劳工程无裂纹寿命N_o的经验关系式。