涡轮盘疲劳裂纹故障分析

火箭发动机涡轮盘工作在高温、高转速及恶劣的振动环境中，并承受着较大气动力作用，是发动机的关键组合件，涡轮盘的失效破坏将严重影响发动机的正常工作，甚至带来灾难性的后果。针对某火箭发动机涡轮盘在热试车中出现的裂纹故障，进行全面的分析，准确定位故障类型，以试验和计算分析给出合理的故障原因，重点是在疲劳分析方面所做的工作，包括振动模拟试验、疲劳强度计算，并根据疲劳强度分析结果提出改进方案。结果表明原结构圆角处应力集中明显，静态应力值水平高，在发生耦合振动后，涡轮盘出现疲劳裂纹，最终发生低周大应力破坏。试验和计算表明，采用改进方案可有效降低尺圆角处的应力集中，明显提高疲劳强度。对采用改进方案后的涡轮盘发动机进行了多次热试车，证实改进后的结构未发生耦合振动，未发现疲劳裂纹，改进方案是可行的。     

涡轮盘榫槽槽底裂纹损伤分析

本文对某发动机一级涡轮盘榫槽槽底的裂纹损伤从实验研究和理论分析二个视角探究裂纹损伤产生的机理及影响裂纹扩展的因素,为采取行之有效的预防措施提供理论依据。     

某发动机涡轮盘裂纹扩展研究

根据发动机限寿件损伤容限的设计要求,对某发动机涡轮盘(高强GH4169材料)开展了小样及整盘裂纹扩展试验研究,试验获得了涡轮盘裂纹扩展特性及其分散度;同时,开展了三维裂纹扩展仿真分析,并与试验结果进行了对比,结果表明涡轮盘裂纹扩展仿真结果具有较高精度,分析方法具备工程应用价值。     

某型发动机涡轮盘榫齿裂纹分析

发动机涡轮盘榫齿裂纹断裂导致叶片甩出,多次发生等级事故。本文通过对随机抽取经使用后返修发动机的统计分析,得出榫齿裂纹故障分布服从威布尔分布、榫齿裂纹失效大都属于高周疲劳性质的结论,为估算机件可靠性,确定机件最优的维护制度提供理论依据。     

航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展行为研究

材料的疲劳寿命由裂纹形成寿命和扩展寿命两部分组成。针对航空发动机涡轮盘用GH4133B合金,进行室温下不同应力比的疲劳裂纹扩展试验,测试疲劳裂纹扩展门槛值。Paris公式回归分析结果表明,裂纹扩展速率随应力强度因子和应力比的增大而增大,含门槛值的修正Paris公式能精确描述疲劳裂纹扩展行为。利用光学显微镜在线观测裂纹扩展路径,并利用扫描电镜考察试样断口微观形貌。结果发现,随应力强度因子增大,裂纹扩展路径由平直变得曲折。在疲劳裂纹萌生区、稳定扩展区和快速扩展区,断裂表面依次呈现为解理断裂、疲劳条带和沿晶韧窝混合断裂模式。基于断口反推理论反推载荷和裂纹扩展方程,结果表明,利用反推方程预测疲劳裂纹的扩展,可有效防范疲劳断裂的发生。     

涡轮盘榫槽工作面波纹问题分析与改善

涡轮盘是烟气轮机的核心零件.针对影响涡轮盘榫槽工作面接触精度的波纹问题,进行了原因分析,并提出预防波纹问题产生的改善措施.所进行的分析与改善有助于改善和提高烟气轮机涡轮盘的加工质量.     

基于UG和ANSYS的高压涡轮盘振动特性分析

有限元分析软件ANSYS具有精确的解算器,而软件UG具有良好的前处理即三维建模、有限元网格划分及载荷施加能力,若将两者完美地结合起来就可以很好地解决有限元分析问题。在UG中首先建立了某型航空发动机高压涡轮盘的三维实体模型,然后进入其高级仿真模块,建立了涡轮盘的三维有限元模型。从UG中导出ANSYS的输入文件,再将此文件导入ANSYS中进行振动特性分析,实现了两者的完美结合,对航空发动机的动力分析有一定参考价值。     

航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳损伤与断口分析

疲劳是导致工程结构或构件断裂的主要原因.针对某型航空发动机涡轮盘用GH4133B合金,对其疲劳损伤和断裂机理进行研究.测量GH4133B合金的疲劳极限,并考察电阻变化与疲劳周次之间的关系.对试验数据进行回归与概率统计分析,获取理论疲劳极限与P-S-N关系表达式,推导电阻变化率表征的损伤演化方程.结果表明,GH4133B...     

某型发动机涡轮盘温度及应力计算分析

低循环疲劳是导致航空发动机涡轮盘失效的主要因素之一。以某型发动机的涡轮盘为研究对象,建立该涡轮盘的有限元模型并对其在最大工作状态下的温度和应力进行了分析计算,确定了涡轮盘热弹性应力和径向应力最大的1/4辐板处为低循环疲劳试验的考核部位,其工作温度为试验温度,为后续的低循环疲劳试验奠定了基础。     

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.     

核电站汽轮机转子飞裂分析

旨在给出汽轮机转子破裂的破坏形式和碎片的特征：对碎片撞击靶体（汽缸环、内外缸等）的两种形式进行力学分析，并提供计算方法，从而给出碎片穿透或包容在汽缸内两种情况的分析；针对穿透情况，进一步给出碎片的逸出能量及破坏概率。     

一种服役过的涡轮盘槽底裂纹损伤容限定寿研究

在对槽底裂纹研究的基础上，计算并分析了涡轮盘在热应力、离心应力和残余应力共同作用下Ｊ积分随裂纹长度和转速的变化规律。根据材料的高温断裂韧度和裂纹扩展速率数据，求得临界裂纹长度和疲劳裂纹扩展寿命。最后确定了检查周期一定条件下的允许工程裂纹长度。     

小裂纹疲劳极限的简便预测

提出一种预测小裂纹疲劳极限的简便方法。此方法仅需一个材料参数例如材料硬度或抗拉强度等即可确定材料的裂纹扩展阻力曲线。小裂纹的扩展条件由其有效应力强度因子范围门槛值给出，而这个门槛值可认为与长裂纹的有效应力强度因子范围门槛值△Keffth∞相等，后者是一个与裂纹长度、应力水平及应力比无关的材料常数。小裂纹的张开应力强度因子门槛值可近似用一个包括材料硬度、应力水平及裂纹扩展量等参数的函数表示。利用这种简便法所作出的疲劳极限预测(小裂纹的发生极限应力、断裂极限应力以及停止扩展裂纹长度)与实验结果一致。     

涡轮盘结构模态分析

某火箭发动机涡轮盘在热试车中出现严重的裂纹故障,为确定故障原因,分析涡轮盘在高温及高转速下的模态特性.对比热试车涡轮泵试验数据,分析结果表明,改进前结构存在与转速6倍频耦合的涡轮盘模态,而改进后结构明显避开了耦合模态.同时,分析结果为后续结构动态响应研究提供准确的输入数据.     

疲劳裂纹扩展的影响因素分析

从材料抵抗裂纹扩展的能力和对试件或结构施加的载荷两方面对影响疲劳裂纹扩展速率因素进行分析。分析结果表明 ,从文中理论出发对影响疲劳裂纹扩展速率因素进行定量分析 ,并对众多的实验现象例如裂纹扩展速率随加载频率变化等作出合理解释。文中还对疲劳裂纹扩展速率的实验研究及工程应用提出见解 ,例如通过有限的疲劳裂纹扩展速率数据取得Kc、Kth值以及通过惯性效应的比较 ,在偏于安全条件下把试验室数据应用于工程结构疲劳寿命的预测     

三维电磁介质中的裂纹分析

给出无限大三维横观各向同性电磁介质中椭圆型球腔在无穷远均匀力-电-磁载荷作用下的解析解,椭圆型球腔的对称轴垂直于介质的各向同性面。当短半轴趋近零时,椭圆型球腔变为圆盘裂纹,从而得到圆盘型裂纹在精确边界条件下的解析解。结果表明,应力强度因子只与机械载荷有关,而电位移强度因子和磁感应强度因子不仅与外加的力-电-磁载荷有关,而且也与参数之比β／α和γ/α有关,这里的α为椭圆型球腔的短半轴与长半轴之比,β为球腔内介质的介电系数与电磁介质的当量介电系数之比,γ为球腔内介质的磁通率与电磁介质的当量磁通率之比。讨论了裂纹对电场和磁场的可导通性。     

基于三维随机有限元法的含缺陷焊接结构可靠性分析

采用随机有限单元法对含浅表面和深表面裂纹焊接结构的可靠性进行了计算,该方法克服了传统的确定性断裂力学在结构的安全评定中结果偏于保守的缺点,在结构可靠性计算中,采用自行编制的基于摄动理论的三维随机有限元程序,就焊接残余应力绎结构可靠性的影响进行了计算,并了断裂韧度、外载荷、裂纹尺寸三个随机变量的变异对结构可靠性的影响,计算结果表明,焊接残余应力对结构的可靠性有较大影响,无论结构中是否有残余应力,上述三个随机变量中,断裂韧度的变异对结构的可靠性影响最大,其次是外载荷,裂纹尺寸的变异对结构的可靠性影响较前两者都小。     

水轮机用不锈钢材料的抗冲蚀磨损性能研究

通过对不同冲蚀速度、不同冲蚀角度及不同浆料沙的质量分数等影响参数下水轮机用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ和０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢材料的冲蚀磨损试验，探索了试验材料的表面失效规律及微观破坏机制，结果表明：冲蚀速度、浆料中沙的质量分数对两种材料的冲蚀磨损性能影响规律相似，冲蚀角度对材料的冲蚀磨损性能影响最大，且０～４５°内时随着冲蚀角度的增加材料的冲蚀磨损失重率增大，４５°出现极大值，在４５°～６０°内随着角度的增加而减小。