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。     

某型燃气轮机低压涡轮盘强度分析

基于某燃气轮机发动机研究项目的需要,对其涡轮盘强度进行了研究。在有限元软件ANSYS环境中建立了发动机涡轮盘的三维有限元分析模型,基于热弹性有限元分析理论,对额定功率状态下的低压涡轮盘进行了应力、应变分析,并对榫头-榫槽连接处进行了拉伸应力和榫齿名义应力计算,得出了涡轮盘的破裂转速,确定了危险截面的位置。     

MBD工艺模型驱动的涡轮盘榫槽拉刀设计

涡轮盘是航空发动机的重要零部件之一,通常采用拉刀拉削加工涡轮盘榫槽部位。传统的拉刀设计方法是根据设计与工艺需求采用绘制二维工程图图样的方法,这种方法设计周期长,且不易更改。为此提出了MBD工艺模型驱动的涡轮盘榫槽拉刀设计方法,通过构建涡轮盘的MBD拉削工艺模型和涡轮盘榫槽拉刀模型模板,提取出涡轮盘MBD拉削工艺模型中的参数并将其与涡轮盘榫槽拉刀模型模板相关联,驱动涡轮盘榫槽拉刀模板生成相应的拉削刀具,从而实现MBD工艺模型驱动的航空发动机涡轮盘榫槽拉刀设计,缩短了设计周期,提高了设计效率。     

涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究

涡轮盘毛坯粉末冶金制备工艺过程中形成的内部残余应力是影响榫槽尺寸精度和使用稳定性的重要因素。分析了加工过程中材料残余应力导致变形的机理,提出了“线切割+磨削”的变形控制组合加工工艺。针对涡轮盘榫槽的加工变形特点,设计V形槽实验测量出了涡轮盘残余应力变形规律,进而提出采用大余量粗切释放应力、小余量精切修复变形的加工工艺,此方法可有效控制榫槽加工中的残余应力变形,保证了磨削工序的余量均匀。通过磨削去除重融层并保证精度的使涡轮盘榫槽精加工余量获得较好的一致性。最终,磨削后的精度比设计要求提高了50%以上。     

在MM7120平面磨床上加工榫槽拉刀

在国内用于涡轮盘榫槽拉刀的榫齿大多是在进口的平面磨床磨削加工,本厂在杭州机床厂MM7120平面磨床上,经过改进设计成功的磨削榫槽拉刀,几年来使用结果表明,性能较好,能达到拉刀磨削的要求,而且操作方便。     

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。     

GH4065A涡轮盘榫槽型面拉削加工变形研究

GH4065A高温合金是通过铸—锻工艺制备的镍基变形高温合金，在700℃以上温度使用时具有与第二代粉末冶金涡轮盘相同的力学性能，适用于新一代航空发动机涡轮盘的制造。在某型GH4065A高温合金涡轮盘榫槽的拉削加工中，存在变形量高达0.1mm以上的情况，导致榫槽型面不合格。针对此问题，分析了导致榫槽型面变形的原因和榫槽不同区域的切削力大小，提出控制变形的解决方案，修正了用于高温合金拉削力计算公式中的C_p及x参数。     

拉刀齿升量对GH761合金拉削表面质量的影响

GH761合金是我国自行研制的涡轮盘用新型高温合金,具有优良的综合机械性能,在国内已开始应用于制造多种先进发动机的压气机盘、机匣、涡轮盘等重要零件。但GH761合金塑性大、韧性高、导热性差,切削加工性能较差。为明确压气机盘或涡轮盘榫槽拉削时,拉刀齿升量的大小对拉削表面质量的影响,在液压牛头刨床上进行了模拟拉削工艺试验。     

涡轮盤枞树形榫槽精拉刀刃磨后角时成型砂轮齿形的修正计算

<正> 在航空、汽轮发电、柴油机等制造行业中,涡轮盘均采用枞树形的榫槽与相应的涡轮叶片的榫头联接。涡轮盘榫槽的拉刀生产往往是关键。由于拉刀的设计与工艺的考虑,前后角的标注不在一个截面上(图1),也就是说相当于刀齿前面相对于机床基准座标平面有两个方向的倾斜,这给刃磨后角时成型砂轮的修正计算带来一定的困难,在计算时,必须先求出两个方向的倾斜角度,然后按两个方向倾斜的影响予以总体计算解决。     

涡轮叶片枞树形榫头第一榫槽裂纹故障原因的探讨

枞树形多齿结构榫头的榫槽裂纹是国内外多种型号喷气发动机的危险故障之一.经综合分折,本文指出裂纹故障的主要原因是多齿结构和第一榫齿冷态单齿接触承载。榫头结构因素和热应力是引起第一榫槽裂纹故障的重要原因,而振动对榫槽裂纹扩展也有一定影响。建议对设计、制造和使用各个环节采取一些相应的措施.     

34CrNi3Mo钢汽轮机叶轮的断裂分析

本文分析了叶轮裂纹产生的原因,认为与应力腐蚀有关。用大型CT试样测定了叶轮材料室温下的断裂韧度,并用小型三点弯曲试样测定了室温下和工作温度下的J (lc)。初步测定了应力腐蚀裂纹扩展速度da/dt。引用应力场叠加原理近似地估算了叶轮裂轮纹尖端的应力强度因子,从而算出了临介裂纹长度和剩余使用寿命。     

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。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接过程的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载的问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中各起弧点的热循环曲线、纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明:焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近的叶片上。这个结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为。     

高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究

据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。     

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展 寿命。     

非稳定流固耦合作用力下风力机收缩盘接触分析

运用增强拉格朗日数值分析方法,结合风力机运行特点,利用Workbench分析软件对风力机收缩盘工作过程中的接触应力、随机振动综合分析,得到收缩盘受力特点。根据收缩盘极限受力分析特点,进而对其进行结构改进,从而改善收缩盘的应力分布,提高风力机传动链的工作寿命。从工程设计角度上看,能够适用于风力机主传动链设计,并能够提高传动系统的机械可靠性。     

某电厂TP304不锈钢换热管裂纹分析

某电厂汽轮机汽封加热器的TP304换热管出现裂纹,对已泄漏的换热管取样分析,TP304不锈钢管的化学成分和力学性能都符合技术条件要求,有应力腐蚀倾向,裂纹附近有较大拉应力,裂口表面含有Cl离子和Na离子等腐蚀介质,TP304管是由于应力腐蚀引起的开裂。     

叶根尺寸误差对叶片固有频率的影响

采用三维有限元模型,考虑叶片变形的几何非线性和叶根接触非线性,研究常用的枞树型叶根尺寸误差对叶片固有频率的影响。分析结果表明叶根误差发生的位置对叶片弯曲振型的固有频率影响较大,对扭转振型影响较小;误差的大小对叶片的各阶固有频率影响均较小,但对叶根接触状态或者说对叶根应力分布有影响;比较发现,在计算固有频率时,将叶片在叶根处简单地处理成固支位移边界是不合理的。     

部分负荷下混流式水轮机转轮叶片变形对流场的影响

将CFD流动分析软件与结构刚强度软件有机结合,对混流式转轮在不同工况下的流动进行分析。通过程序将流场参数加载到结构分析软件上,对变形后的叶片再次进行网格划分流场计算,并计算出混流式转轮叶片上的应力和变形,详细分析了转轮变形后的流场,达到了真正意义上的流固耦合。研究结果表明:最大应力发生在转轮叶片的出水边与上冠的连接处,应力集中较明显,易于发生疲劳破坏。产生最大变形的部位是转轮叶片的出水边与下环的连接处,且从上冠到下环变形量逐渐增大,即此部位就是叶片振动的敏感区域;转轮变形后对水轮机内部流场的影响表现在叶片进口边头部压力增大,叶片出口边靠下环处流速增大、压力下降,空化性能降低。变形后的流场使得尾水管内部的涡带产生、紊动加剧,说明叶片变形后对水轮机内部流场的影响是引起水轮机裂纹和振动的真正原因。