任意分布参数的涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性分析

讨论了某型涡轮盘随机参数服从任意分布时的可靠性问题.在基本随机参数前四阶矩已知的情况下,以Pairs-Erdogan裂纹扩展模型为基础,应用随机摄动理论和Edgeworth 级数技术,采用疲劳寿命模型对某型涡轮盘随机参数服从任意分布时的可靠性进行分析,建立了涡轮盘疲劳寿命可靠性分析模型,并求得了涡轮盘裂纹扩展寿命的可靠度.模型计算结果与Monte-Carlo仿真结果非常接近,文章提出的方法对涡轮盘可靠性设计具有一定的参考价值.     

高压涡轮盘的热弹性应力分析

本文利用大型通用有限元程序ALGOR某型发动机的高压涡轮盘及其榫齿进行了三维热弹性应力分析,对如何处理轮盘和叶片之间的连接进行了研究,并在有限元计算中应用了边界元法,从而得到了盘及榫齿的热弹性应力分布,并已应用于实际的发动机结构设计中。     

涡轮盘风冷过程数值模拟研究

采用商用CFD分析软件Fluent对涡轮盘固溶处理后的风冷过程进行了数值模拟研究,定量分析了盘件内温度、冷速等参数的分布情况.模拟结果显示,单风扇风冷过程中盘件沿径向和周向的温度分布较三风扇冷却方式均匀.两种形式风冷过程的风场结果表明,单风扇冷却时盘件表面的冷却速度较高.     

涡轮盘篦齿裂纹扩展的有限元数值模拟

为了详细考察篦齿裂纹的扩展规律,对篦齿裂纹从齿尖一直扩展到即将完全穿透篦齿环的过程进行了数值模拟.含篦齿裂纹的涡轮盘有限元模型采用子模型法建立,使用M积分计算裂纹前沿的应力强度因子;在确定篦齿裂纹前沿每一节点处的局部扩展方向及距离后,通过样条曲线拟合出新裂纹前沿,并依靠自适应网格划分实现裂纹区有限元网格的更新.数值模拟结果表明,篦齿根部过渡圆角顶部可以视为裂纹缓慢扩展阶段与快速扩展阶段的分界点,在此之前篦齿裂纹以穿透型裂纹的形态以较低的速度进行扩展,在此之后篦齿裂纹开始向表面裂纹进行转化,并且平均扩展速度大大增加,分界点前的裂纹扩展寿命是之后的数倍.此外,由数值模拟结果还可以发现,增大篦齿根部过渡圆角半径以及减小相邻篦齿的间距,均有助于延缓篦齿裂纹的扩展.     

涡轮盘榫槽综合测具的研究

涡轮盘是发动机重要承力构件,在转速高、温度高的环境下工作,涡轮盘具有较高的抗疲劳、抗高温氧化及抗燃气腐蚀能力。涡轮盘沿圆周均布一般在60-102个榫槽,叶片用枞树形榫头插入盘的枞树形槽内,检测榫槽的尺寸、位置度技术条件要求,保证叶片传递载荷分布均匀,提高发动机的性能稳定性。     

发动机涡轮盘的应变疲劳行为

研究了发动机涡轮盘材料在３０００ｈ应力时效后和未经长时时效状态下的低周疲劳行为,测定了循环稳定和单调拉伸应力－应变曲线,给出了应变－寿命关系。讨论了该材料的循环硬化（软化）特征。     

烟气轮机涡轮盘和叶片用WASPALOY合金研究

对烟气轮机涡轮盘和叶片用WASPALOY合金从合金成分特点、相析出规律、冶炼、加工和力学性能等方面进行了综述和讨论，重点介绍了该合金针对烟气轮机使用环境的合金设计特点及析出相特征，为烟气轮机用涡轮盘和叶片材料的发展给出研究方向。     

随机-区间型天线结构有限元及可靠性分析

构建了对随机-区间混合型天线结构的有限元及可靠性分析模型,提出了一种新的处理不确定性因素的结构有限元分析方法,给出了结构保精度和保强度两工况的概率描述。同时考虑了结构的物理参数、几何参数的随机性和作用风载荷的区间性。首先将随机变量固定,利用区间因子法求得结构位移和应力响应的区间范围,然后在区间内任意点处利用随机因子法求结构响应的随机分布范围。构造了天线反射面位移响应和结构单元应力响应不确定变量的数字特征计算公式,进而得到结构各响应量的可靠性指标。对一8m口径天线结构进行了分析,分析结果表明文中所提方法具有合理性和可行性。     

某新机四级涡轮盘变形控制技术研究

某新机是新一代高性能发动机,低压四级涡轮盘是发动机中涡轮转子中的核心转动部件,因受零件结构限制,其加工时易产生变形,零件合格率低。通过优化涡轮盘加工工艺路线、加工余量及切削路径,控制切削参数,提高零件加工质量,提高零件合格率。     

Reliability-oriented optimal design of intentional mistuning for a bladed disk with random and interval uncertainties

When interblade coupling is weak, the dynamic response of a bladed disk is very sensitive to the presence of uncertainties. Excessive response variation can be very harmful. Previous studies have indicated that introducing blade-to-blade difference in nominal design, known as intentional mistuning, could reduce the level of response variation. In this research, an efficient computational framework that yields the optimal design of intentional mistuning is developed to maximize the bladed disk reliability. Both the random uncertainty of blades and the interval uncertainty of disk connections are considered. The Metropolis–Hastings algorithm is applied to find the worst case response under interval uncertainty, and Monte Carlo simulation is employed to account for the random mistuning effect. A gradient-based approach is then established to find the minimum design modification needed to achieve a designated reliability level. Case studies are carried out to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

高温合金的裂纹扩展与强韧化

用直接流位法研究了高温合金涡轮材料的裂纹扩展速率,结果表明,高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展速率快不完全取决于材料强度,更主要地取决于持久塑性,在考察高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展时,不能仅以速率ｄａ／ｄｔ的绝对值来衡量,还应看裂纹扩展速率曲线的斜率是否锐减或曲线出现明显的拐点,以及曲线所对应的应力强度因子△Ｋ的范围。     

喷射成形高温合金的研究与应用

喷射成形是一种近终形快速凝固技术,综述了喷射成形高温合金的研究和应用.研究表明,喷射成形高温合金成分均匀、无宏观偏析、晶粒细小、气体夹杂含量低,力学性能与粉末合金相当,高于变形合金,冷热加工性能明显改善,且成本较低.喷射成形高温合金技术通过20多年的发展取得了较大的进步,包括纯洁金属喷射成形(CMSF)和纯洁金属成核铸造(CMNC).喷射成形高温合金的应用主要是管件、环形件和盘件.最后对喷射成形涡轮盘材料FGH96组织作了初步的研究.     

Quench crack behavior of nickel-base disk superalloys

There is a need to increase the temperature capability of superalloy turbine disks to allow higher operating temperatures in advanced aircraft engines. When modifying processing and chemistry of disk alloys to achieve this capability, it is important to preserve the ability to use rapid cooling during supersolvus heat treatments to achieve coarse grain, fineγ′ microstructures. An important step in this effort is an understanding of the key variables controlling the cracking tendencies of nickel-base disk alloys during quenching from supersolvus heat treatments. The objective of this study was to investigate the quench cracking tendencies of several advanced disk superalloys during simulated heat treatments. Miniature disk specimens were rapidly quenched after solution heat treatments. The responses and failure modes were compared and related to the quench cracking tendencies of actual disk forgings. Cracking along grain boundaries was generally observed to be operative. For the alloys examined in this study, the solution temperature, not alloy chemistry, was found to be the primary factor controlling quench cracking. Alloys with high solvus temperatures show greater tendency for quench cracking.     

FGH95粉末盘剩余循环寿命的裂纹源制作及测定

应用电火花加工技术,制作出宽度为０．０５ｍｍ±０．０２５ｍｍ,深度为０．２５ｍｍ±０．０１３ｍｍ,长度为１ｍｍ±０．０５ｍｍ的裂纹源,预制出长度为１．５０ｍｍ±０．１３ｍｍ的疲劳裂纹,然后对剩余循环寿命进行了测定。