发动机自由涡轮叶片裂纹分析

发动机在持久试车例行定检孔探时发现自由涡轮叶片上有一条疑似穿透性裂纹,通过对其进行磁流、荧光检测发现,在一叶片尾缘处有一条长度为5~7 mm的裂纹。对发动机进行分解、零件荧光检测发现多片叶片均存在裂纹。采用宏观检查、断口分析、金相剖切等手段,对裂纹叶片开裂性质进行确认,并对自由涡轮叶片的开裂原因进行分析及验证。结果表明,自由涡轮叶片裂纹性质为疲劳开裂。采用有限元软件对自由涡轮叶片进行振动计算及载荷谱复查,结果表明,由于试车载荷谱发生改变,转子与叶片在工作转速范围内形成共振,造成叶身高阶弯曲疲劳裂纹。     

燃油-液压油散热器泄漏失效分析

燃油-液压油散热器在使用过程中发生了泄漏。通过宏微观形貌观察、金相检查和焊缝熔深测试,确定了燃油-液压油散热器的泄漏性质及原因。结果表明:出口封头与壳体焊缝处的周向裂纹为疲劳裂纹,未焊合焊接缺陷的存在是导致其疲劳开裂的原因;壳体拼接焊缝处的轴向裂纹也为疲劳裂纹,焊接气孔缺陷的存在和焊缝熔深不足是导致其疲劳开裂的原因。燃油-液压油散热器泄漏是由于出口封头与壳体焊缝发生疲劳开裂造成的,壳体拼接焊缝发生疲劳开裂会造成壳体表面出现鼓胀,进一步增加了出口封头与壳体焊缝处的张应力,对最终的散热器泄漏起到促进作用。     

压气机整流器叶片裂纹分析

发动机在累计试车13h14min后,发现压气机前排整流器38片叶片中共有21片叶片进气边存在裂纹。对存在裂纹叶片的宏、微观特征进行了观察与分析,并对叶片的金相组织、硬度、化学成分进行了检测。结果表明,发动机双排整流器叶片的开裂性质为疲劳开裂,叶片的疲劳开裂是异常振动应力,加之材料碳含量偏高和组织中大量网状铁素体的存在导致钢的疲劳性能下降,多种因素综合作用导致了疲劳裂纹的萌生及扩展。     

轮缘润滑器安装座失效原因分析

轮缘润滑器安装座故检过程中,渗透检测发现T型焊缝处出现宏观裂纹,该结构材料为Q345钢。通过外观检测、裂纹宏观形貌观察、裂纹断口形貌观察、焊接微观组织观察、冲击断口观察等试验,对结构的开裂原因进行分析。试验结果表明:焊接接头微观组织良好,无明显焊接缺陷,可排除由于组织原因引起构件失效的可能;对比裂纹断口形貌与焊缝金属冲击断口形貌,两者存在较大差异,可排除由于承受较大冲击载荷开裂的可能;裂纹微观断口存在大量疲劳条带,表明结构为疲劳开裂;综合考虑裂纹启裂位置的受力情况,可以判定疲劳开裂的原因是承受载荷部位的应力集中问题。     

球墨铸铁行星架断裂原因分析

球墨铸铁行星架在使用过程中发生断裂,断裂位置位于两行星孔之间。通过宏观观察、微观观察、力学性能等分析手段对行星架进行综合研究和分析,确定了行星架的断裂模式为疲劳断裂,疲劳扩展较充分,未发生局部受力过大的现象,开裂位置存在缩松缺陷。缩松缺陷的存在切断了材料内部的连续性,造成断裂部位的强度降低,使得零件在未达到材料的疲劳强度前就萌生裂纹,尤其是受周期性交变载荷的零件。同时,由于材料缩松严重,在零件表面出现,使得零件表面该缺陷位置的应力集中系数急剧增加,过早地萌生疲劳裂纹,造成零件早期疲劳失效。     

轴流压气机双排整流器叶片裂纹原因分析

某发动机外场试车后分解,经荧光检查发现其轴流压气机双排整流器叶片进气边叶根R位置存在裂纹。对开裂叶片进行外观检查、断口观察、金相检测、硬度测试,并对叶片工作状态进行分析,探讨裂纹成因。结果表明:叶片裂纹性质为疲劳裂纹,发动机工作时叶片固有频率与尾流激振频率发生重叠,产生共振,致使叶片叶根处裂纹萌生扩展。     

Q235钢CO_2气体保护焊焊接接头的疲劳寿命及断口分析

对某型号装载机上发生开裂的Q235钢焊接油箱进行了断口观察、有限元结构分析和热点应力法疲劳评价、化学成分检测、硬度检查和金相分析,对发生开裂的原因进行了分析。结果表明,油箱和连接件材料均为Q235钢,油箱母材夹杂物情况和显微组织正常,母材品质没有明显问题。油箱的最大应力出现在焊接角部位置,热点应力法计算出的焊接应力集中部位的应力幅值为21 MPa,低于IIW给出的FAT级别63 MPa,油箱不会发生疲劳断裂。硬度测试结果表明,在焊接材料和焊接热量方面也没有明显的问题。断口为脆性断口,裂纹产生于焊接热影响区的粗晶区,属于焊接冷裂纹中的焊趾裂纹。油箱开裂的原因可能与氢致开裂有关。     

8407钢制铝压铸模具断裂失效分析

铝型材压铸模具材料为瑞典8407钢,使用不到1万次发生断裂.对断裂件进行了宏观分析、化学成分分析、硬度分析、金相分析和开裂面电子形貌分析后认为该模具主要是由于模具型面根部转角R太小,因应力集中而引发裂纹源,最终发生疲劳断裂.     

高硅钼球铁排气歧管高温氧化开裂原因分析

通过电镜、金相、能谱分析等手段对高硅钼耐热球铁的排气歧管开裂进行综合分析.该耐热铸铁在高温条件下,氧化由外向内推进,由于材料表面不当的应力强度及分布在氧化区诱发了裂纹,同时,氧化层的破裂造成氧化呈管道向内突进;而排气歧管基体中局部区域石墨的非球形态促进了裂纹的萌生及扩展.因此该排气歧管的开裂为氧化腐蚀疲劳开裂.     

阀箱开裂原因分析

某公司生产的阀箱,在试压过程中发生开裂,为确定阀箱开裂原因,对开裂阀箱材料的力学性能、显微组织、裂纹及断口形貌进行了分析和检验。结果表明,阀箱材料中存在严重的枝晶偏析,在偏析严重的区域存在锻造裂纹缺陷,缺陷附近发生氢致延迟开裂,最终在测试水压的作用下,裂纹失稳扩展导致阀箱发生开裂。针对开裂原因,提出了改进工艺的建议。     

结构裂纹对弹性梁振动特性的影响

研究了裂纹扩展引起的结构柔度变化以及裂纹界面接触对弹性梁振动特性的影响。基于断裂力学和能量原理推导了含横向裂纹弹性梁的局部柔度模型,分析了常见形式裂纹均匀梁的局部柔度,给出了相应的无量纲柔度系数计算公式;结合梁的弯曲振动方程,探讨了含裂纹悬臂梁的振动特性。算例表明：裂纹形式对弹性梁的柔度影响明显,裂纹界面接触会引发参数振动,界面滑动摩擦阻尼对稳定梁的振动响应具有重要作用。     

卡车柴油机高压油管开裂分析

多批次卡车柴油机高压油管在服役中过早发生开裂，利用体视显微镜、扫描电子显微镜对开裂高压油管的裂纹形态及断口表面进行观察。结果表明:高压油管的失效模式均属于疲劳开裂；裂纹起源于内孔清理喷丸过程中形成的纵向微切削损伤，在内孔油压导致的环向拉应力作用下，疲劳裂纹从油管内表面向外表面扩展，最终导致油管开裂漏油。     

Neural network solution of the inverse vibration problem

The feasibility of using general regression neural networks (GRNN) to solve the inverse vibration problem of cracked structures was investigated. The case study used in the investigation was a steel cantilever beam with a single edge crack. The first six natural frequencies were used as network inputs, and crack size and crack location were the outputs. The effect of the number of frequency inputs to the network on prediction accuracy was quantitatively evaluated. The results show that GRNN is a powerful instrument for predicting crack size and location over a wide range, and that the prediction accuracy increases with larger number of vibration modes.     

基于模态振型的圆截面梁裂纹识别等高线法

因在外部载荷的作用下,梁构件内部结构容易发生裂纹的萌生和扩展,甚至导致梁构件发生断裂从而引发灾难性事故,研究一种基于模态振型的圆截面梁裂纹识别等高线法。先推导无裂纹单元与含裂纹单元的刚度矩阵,然后求解含裂纹圆截面梁振动微分方程,发现裂纹工况对模态振型有一定的影响。在此基础上,研究不同裂纹位置比和不同裂纹深度比之下前三阶模态振型突变的响应曲面,提出基于模态振型的裂纹识别等高线法。结果表明:对于单裂纹圆截面梁裂纹识别,裂纹深度和裂纹位置的预测结果误差为0;对于双裂纹圆截面梁裂纹识别,裂纹深度预测最大误差不超过2%,裂纹位置预测最大误差不超过2%。     

Analysis of free and forced vibration of a cracked cantilever beam

Structures are weakened by cracks. When the crack size increases in course of time, the structure becomes weaker than its previous condition. Finally, the structure may breakdown due to a minute crack. Therefore, crack detection and classification is a very important issue. In this study, free and forced vibration analysis of a cracked beam were performed in order to identify the crack in a cantilever beam. Single- and two-edge cracks were evaluated. The study results suggest that free vibration analysis provides suitable information for the detection of single and two cracks, whereas forced vibration can detect only the single crack condition. However, dynamic response of the forced vibration better describes changes in crack depth and location than the free vibration in which the difference between natural frequencies corresponding to a change in crack depth and location only is a minor effect.     

基于谐响应的弹性悬臂梁裂纹识别分析

针对弹性悬臂梁的裂纹识别问题,探讨了谐响应分析在含裂纹梁损伤识别中的应用。首先结合连续介质弹性梁动力学方程和有限元方法,建立了含裂纹梁的受迫振动方程。然后,基于Abaqus平台建立了若干种含V型表面裂纹的悬臂梁有限元模型,在此基础上通过施加外部激励进行谐响应理论分析。最后,探讨了裂纹几何参数和加载位置对谐振频率及谐响应幅值的影响。结果表明,裂纹深度、裂纹位置、裂纹数量以及加载位置对谐响应变化规律有明显影响,为悬臂梁的裂纹识别提供了思路。     

加强梗及蒙皮裂纹分析

飞机在使用一段时间后,在发动机下盖滑油散热风口发现蒙皮及加强梗出现裂纹,通过宏微观形貌检查、电导率测试、金相组织分析、化学成分测定、扫描电镜观察、显微硬度测试等方法,对裂纹产生原因进行分析。结果表明:加强梗裂纹性质为疲劳开裂,裂纹主要是受已开裂蒙皮与连接接头在交变载荷的作用而形成的;蒙皮裂纹性质为铆钉孔的应力集中造成的疲劳开裂。     

隔膜泵隔膜破裂自动报警系统的设计与实现

为往复式隔膜泵开发了一套分布式隔膜破裂自动报警系统,该系统用下位机检测隔膜腔隔膜是否破裂,用上位机显示隔膜泵运行时隔膜工作状态的平面图、隔膜破裂的具体位置,并具有各种管理功能。系统运行可靠,造价低,功能强,提高了生产效率。     

含裂纹圆截面梁损伤识别频率等高线法

圆形截面梁广泛应用于机械设备与道路桥梁等领域中,裂纹的存在及扩展直接危及梁的安全可靠性,进而引发灾难性事故。旨在研究一种基于频率等高线的裂纹识别方法。使用一种新方法推导了裂纹梁在轴力、剪力和弯矩共同作用时的应力强度因子,给出了相应的柔度系数计算公式。基于有限元法分别推导了含裂纹单元和无裂纹单元的柔度矩阵,推导了梁的振动方程,探讨了裂纹对梁模态频率的影响。在此基础上,将固有频率作为裂纹识别的判断指针,研究了圆形截面梁裂纹识别频率等高线法。最后,基于频率误差函数对固有频率等高线法进行改良,提高了裂纹识别精度。结果表明:改良后的频率等高线法弥补了其在一些工况下无交点甚至无三角形区域的缺陷,使它更具工程应用可行性,并且该方法对裂纹位置和深度的识别也较为精准,相对裂纹深度识别最大误差为77.5%,相对裂纹位置识别最大误差仅为12.6%。     

发动机引气管开裂分析

发动机地面检查时,发现与发动机连接的引气管一处出现裂缝。利用体视显微镜、扫描电镜等设备,对引气管开裂部位进行宏观检查、断口形貌分析,使用ANSYS分析软件对引气管静力状态及模态进行模拟,分析引气管的工作状态,确定开裂的性质和失效机理。结果表明:引气管工作时,支耳处焊缝位置受到异常外力或因应力集中导致裂纹产生,在振动工况下使得裂纹扩展,最终导致开裂。