航空发动机风扇叶片裂纹失效分析

航空发动机风扇叶片产生了裂纹故障。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、叶尖端面检查、化学成分分析、硬度检测及金相组织分析,确定了风扇叶片裂纹的性质和产生原因。结果表明:风扇叶片裂纹为高周疲劳裂纹;钛合金风扇叶片与镍包石墨涂层摩擦相容性差,叶片与机匣镍包石墨涂层发生严重摩擦是导致叶片产生早期疲劳开裂的主要原因;同时,结构的应力集中以及振动应力也会引起疲劳裂纹的萌生及扩展;并提出了相应的改进建议,避免类似故障的发生。     

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。     

某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析

对故障叶片断口特征进行了观察与分析,对叶片的振动特性进行了分析计算,并结合应力测试和疲劳振动试验,对故障叶片的失效原因进行了分析.结果表明,叶片为高周疲劳断裂,叶背表面的机械擦伤是疲劳裂纹萌生的诱发因素,零阶可调叶片的角度不当是叶片振动的主要原因.     

驼梁弯曲部位疲劳裂纹的超声波检测

驼梁是车辆的重要部件之一,在车辆高速运行中,它除承受自身重量外,路面引起的颠簸和车体的弹性冲击,都会使驼梁应力集中部位产生疲劳裂纹.疲劳裂纹一旦扩展就可能造成重大行车事故.我们曾试用磁粉探伤检查,效果很不理想,因此,采用了超声横渡斜探头法对车辆进行检查.实践证明,该方法是可行的.1 裂纹发生部位及其规律根据驼梁结构及其所承受的应力,以及现场折损的记载,疲劳裂纹的产生均在驼梁弯曲部位(图1).疲劳裂纹的产生方向多为与弯曲部位上下对角线成5°～12°的夹角,目偏向对角线下侧(图1).     

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。     

某型航空发动机压气机四级转子叶片振动特性分析

某型航空发动机压气机四级转子叶片是故障多发叶片.对该型发动机压气机四级转子叶片进行振动特性试验和分析,结果表明,四级转子叶片失效是由于发动机在转速为3700r/min时叶片产生共振导致疲劳失效.对排故措施进行了初步研究,指出通过采用LD7-1铝合金替换LY2铝合金来改变叶片固有频率的实际意义不大.     

发动机压气机转子叶片裂纹分析

对发动机压气机转子叶片试验件裂纹进行失效分析。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、表面形貌检查、截面金相检查、材质分析及断口区域成分分析,并对叶片振动应力分布进行计算,确定叶片裂纹性质和产生原因。结果表明:故障压气机转子叶片裂纹为高周疲劳性质,导致叶片过早出现疲劳裂纹的主要原因是叶身表面振动应力最大区域抛光、喷丸效果差,存在原始机械加工痕迹;最后提出避免叶身表面残留原始机械加工痕迹的改进建议。     

裂纹对航空发动机整体叶盘振动特性的影响

针对航空发动机涡轮叶盘运行中产生的疲劳裂纹改变振动特性的问题,基于有限元模态分析理论对其进行研究。建立不同裂纹长度、裂纹分布位置的整体叶盘有限元模型,分别分析动静态下固有频率的变化;分析裂纹对整体叶盘频率转向的影响;最后,通过分析含裂纹叶片在激励作用下的响应,得出其响应幅值和振动方向的变化。结果表明：裂纹会降低整体叶盘固有频率,且对低阶频率影响较大;裂纹会影响整体叶盘振型,出现振动局部化现象;裂纹的出现影响整体叶盘频率转向现象的发生;整体叶盘中含裂纹叶片的响应峰值随着裂纹长度的增加而逐渐增大,且裂纹叶片会出现大范围振动反向现象。     

镀层材料对燃气轮机叶片产生裂纹的影响

在燃气轮机的叶片等高温零件中，为了防止由于高温氧化和腐蚀对基体材的破坏，使用了各种镀层。近年来，由于燃煤气体温度升高，要求使用耐高温氧化和热疲劳特性更为良好的镀层材料。因此日本东芝电力和产业系统技术开发中心，研究了各种镀层叶片实际运行中产生的裂纹形态，研究了镀层材料对裂纹发生行为的影响。     

低压三级工作叶片振动疲劳试验裂纹失效分析

为了解决航空发动机低压三级工作叶片振动疲劳失效问题,从叶片材质、机加工工艺和叶片结构尺寸等角度,对叶片振动疲劳考核不合格原因进行分析.结果 表明,低压三级工作叶片裂纹性质为高周疲劳,符合振动疲劳试验情况下的破坏模式.通过对叶片材质、机加工工艺的分析表明,材质、机加工工艺不是造成构件振动疲劳强度低的主要原因.改善叶片截面...     

不同切削条件对带锯条横向振动位移的影响

利用MJ3210A型跑车带锯机锯切,针对普通杠杆压坨式自动张紧系统,根据L25正交试验法设计试验,以锯轮主轴转速、压坨重力、上下锯卡距离、树种、进料速度为主要因素,对完好带锯条锯切木材的横向振动位移信号进行采集测量,并对试验数据进行分析,发现影响带锯条横向振动位移因素的主次顺序为带锯轮转速>树种>进料速度>压坨重力>锯卡距离,各因素的影响规律均不是单调的,存在着一定的合理范围。通过对数据分析,得出使带锯条横向振动位移最小的优化组合切削方案为A₂B₄C₄E₁,即带锯轮主轴转速760 r/min,压坨重力95 N,锯卡距离600 mm,进料速度12 m/min,此时带锯条横向振动位移为1.239 mm。     

从典型失效案例探讨单晶叶片的工程失效问题

通过对目前单晶叶片工程应用中出现的由应力集中以及缺陷引起的两类典型失效问题进行讨论,提出了目前单晶叶片工程应用研究上解决这两类失效问题的途径。分析认为：单晶叶片室温振动疲劳失效对应力集中敏感,因此在结构设计要充分考虑应力集中对振动疲劳失效的影响,优化单晶叶片室温振动疲劳方法,或建立合理可靠的高温振动疲劳试验方法;再结晶和小角度晶界缺陷对单晶叶片的失效有着重要的影响,同时又制约着叶片的合格率,要从工程应用的角度,通过优化工艺和制定合理的缺陷检测或控制标准,使得单晶叶片得到最优的工程应用。     

发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂分析

本文分析了某型发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂故障.叶片为低周疲劳断裂.叶片颤振裕度不大,在工作转速范围内产生颤振导致叶片承受较大的动应力是其疲劳断裂的主要原因.叶片表面的腐蚀坑是其疲劳断裂的另一促进因素.通过改用低展弦比的叶片,并增加叶片调频措施,提高了叶片的颤振裕度,避免了Ⅰ级压气机转子叶片的颤振疲劳断裂.     

超声振动对激光熔覆过程的影响

从超声振动对结晶过程的影响机理出发,阐述了超声振动对改善金属组织性能的作用,并对在激光熔覆中引入超声振动的意义、机理及试验方案做了初步的探讨。     

裂纹和碰摩转子耦合振动特性分析

以Jeffcott转子为研究对象，分析了转子系统出现裂纹和碰摩故障耦合振动特性。数值分析表明，当工作转速低于一阶临界转速时，转子振动响应中出现1，2，3…倍频成分，且当Ω=1/2，1/3，…时出现亚临界激励超谐共振现象；高于一阶临界转速时，频谱图上2倍频以后的分量和分频分量几乎消失。在某些情况下裂纹和碰摩故障的耦合使转子的故障特征消失，裂纹和碰摩故障的耦合不能改变转子的工频位置。     

超声振动辅助滚压参数对钛合金表面残余应力的影响

结合有限元分析和实验研究,基于与普通滚压工艺的对比,对超声振动辅助滚压强化钛合金表面的残余应力场进行分析,获得了沿改性层深度方向的残余应力变化和瞬态应力分布云图。结果表明:与普通滚压相比,超声振动辅助滚压可改变滚压头和材料表面接触力的作用方式,使应力波沿着材料深度方向动态传播,从而产生更深的残余压应力影响层,并导致压应力层下移。在实验参数条件下,最大残余压应力值和表面残余应力值都随着静压力的增大而显著增大;随着主轴转速的增大,最大残余压应力值明显单调增加,而最大残余压应力层深度逐渐减小;振幅对残余应力场的影响不十分显著。     

风电增速机内齿圈断裂原因分析

某材质为17Cr2Ni2Mo的风电增速机内齿圈在风场使用不到两个月即发生断裂。本文通过低倍、高倍、断口等理化试验,对该内齿圈断裂原因进行了分析。分析结果表明,该内齿圈断裂性质为疲劳断裂,其产生原因是齿根部位有效硬化层深度过低以及存在粗大回火马氏体组织。