镍基单晶涡轮叶片榫头疲劳裂纹扩展寿命研究

设计航空发动机涡轮叶片榫头/榫槽接触模拟试验件,基于涡轮叶片的实际工况,进行了榫头/榫槽接触疲劳试验。基于Paris公式提出了榫头接触疲劳裂纹扩展寿命模型,并采用晶体滑移有限元程序对涡轮榫头/榫槽接触进行了有限元模拟。有限元分析得到的疲劳裂纹扩展寿命与试验结果相符,表明提出的疲劳裂纹扩展寿命模型可用于指导分析榫头寿命。     

机身壁板孔边疲劳裂纹扩展寿命的计算

研究了机身壁板孔边有疲劳裂纹时扩展寿命的计算问题.首先推导出孔边应力的计算公式,继而推导出裂纹扩展寿命的计算公式,然后给出了某飞机在一突风载荷谱下的算例,与其他计算方法得到的结果接近,与已有飞行实践结果比较也是满意的.     

某机中央翼下壁板疲劳裂纹扩展寿命估算

为评估某型飞机中央翼下壁板萌生疲劳裂纹后的使用安全性,进行结构模拟件疲劳试验,并利用AFGROW软件对其疲劳裂纹的扩展寿命进行估算,与试验结果进行对比,初步确定出该部位裂纹扩展速率,为裂纹故障部位的修理提供参考依据.     

基于损伤容限设计的疲劳裂纹扩展寿命估算

从损伤容限设计概念出发,以断裂力学理论为基础,在承认零构件内具有初始缺陷的基础上,应用著名的Par-is裂纹扩展速率公式,以对1020冷轧薄钢板在承受单轴恒幅循环载荷下的寿命次数的估算为例,介绍了一种简单实用的疲劳寿命估算方法,从而为技术人员在进行含裂纹件的疲劳裂纹扩展寿命计算中提供一定的理论依据。     

对2024铝合金疲劳裂纹扩展寿命进行预测

通过二维弹塑性有限元计算得到Ⅰ型静态裂纹在常幅疲劳载荷下裂纹尖端塑性应变能,进而获得裂纹尖端塑性应变能和应力强度因子幅值的非线性关系;根据能量平衡概念,建立了裂纹扩展速率与裂纹尖端塑性应变能的关系。由此得到一种基于裂纹尖端塑性应变能的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,利用该模型预测了中心裂纹平板的疲劳裂纹扩展寿命,预测结果与试验值吻合得很好。     

受电弓疲劳裂纹扩展特性及寿命预测研究

通过有限元软件建立受电弓三维有限元模型,结合断裂分析软件Franc3D研究受电弓上框架尾部疲劳裂纹的扩展特性,并对常温、大气环境以及腐蚀环境下疲劳裂纹扩展寿命进行预测.结果 表明:当受电弓上框架尾部已产生2 mm的表面裂纹时,继续扩展至表面长度约为15 mm时将会穿透管壁;对于常温、大气环境,疲劳裂纹从2 mm的表面裂纹扩展为50 mm的穿透裂纹所对应的运行里程约为24万公里;在腐蚀环境下,表面裂纹扩展至相同长度对应的运行里程约为3.19万公里.     

903钢的疲劳裂纹扩展实验及寿命估算

对９０３低合金钢进行了常幅载荷及程序载荷疲劳实验，得到了９０的Ｅｌｂｅｒ常数及其裂纹闭合子随应力比变化的规律。同时对ＡＦＦＤＬ模型进行了修正，利用修正的ＡＦＦＤＬ模型对程序谱进行了寿命估算，估算结果较好地吻合了实验数据。     

镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200～450℃及400～650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模型参数;采用GH4169、IN718、DD8三种高温合金对该模型的TMF寿命预测能力进行评估,结果表明,提出的寿命模型预测精度高于TMF寿命预测常用的Manson-Coffin模型和Ostergren模型。     

裂纹扩展中的部分止裂现象及其对疲劳寿命的影响

由实验发现超载比在1.4到2.2之间时,裂纹有一停止扩展阶段,因此把超载之后的迟滞区分为两部分,即部分止裂区和裂纹扩展恢复区。根据实验现象,提出了一个受超载比和超载数目影响的部分止裂次数经验公式,将此公式应用到 AFFDL 模型中进行疲劳寿命估算,计算结果与实验结果符合得很好。     

齿轮齿根疲劳裂纹扩展特性和剩余寿命研究

以某渐开线圆柱齿轮为对象,基于有限元法对其齿根疲劳裂纹的扩展进行了数值模拟。首先通过对一对健康齿的啮合分析确定其啮合过程中齿根部位弯曲应力最大点,并将其作为裂纹起始点。据此将其分割为裂纹块和非裂纹块。在裂纹块预制初始裂纹并重生网格,裂纹块网格采用等参奇异单元,裂纹块和非裂纹块之间通过多点约束连接不匹配节点。利用有限元分析得到裂纹扩展过程中应力强度因子变化情况,并根据最大周向应力准则计算疲劳裂纹扩展角度,模拟齿根裂纹扩展轨迹,依据Paris公式对齿根疲劳裂纹剩余寿命进行预估。分析了载荷大小和初始裂纹长度对剩余寿命的影响。     

动车组铸钢制动盘裂纹扩展寿命预测

为研究动车组铸钢制动盘出现裂纹后裂纹扩展速率和扩展寿命,根据制动盘材料参数,使用ANSYS软件建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,采用间接耦合方法计算制动盘的温度场和应力场,得到在动车组速度为300 km/h的工况下,裂纹处的温度为355.33℃。以温度计算结果作为初始载荷计算制动盘热应力,制动盘最大热应力为899 MPa,盘面裂纹处的应力为501 MPa。并将计算结果作为计算制动盘的载荷输入到NASGRO中,对裂纹扩展速率和扩展寿命进行计算和分析。计算和分析结果表明,此材料制动盘径向裂纹长度尖端处的应力强度因子和扩展速率均高于深度尖端处;计算得出制动盘裂纹扩展寿命为制动48 831次,为该制动盘的使用提供参考。     

钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的预测

利用断裂力学理论建立了钢轨踏面斜裂纹扩展寿命预测模型;以CRH2型动车组为研究对象,计算了轮轨接触时钢轨内部的应力分布,然后利用预测模型估算了钢轨踏面斜裂纹的扩展寿命,并分析了摩擦因数、裂纹倾斜角、钢轨磨损率等因素对钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的影响。结果表明:倾斜角在30°～40°时,斜裂纹扩展寿命随摩擦因数的增大而降低;裂纹倾斜角增加到50°～60°时,斜裂纹扩展寿命先增加后减小;随裂纹倾斜角的增大,斜裂纹扩展寿命先增后减;斜裂纹扩展寿命随磨损率增大先缓慢增加,当磨损率达到一定值后急剧增加;实际使用数据间接证明了模型预测的准确性。     

航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展寿命概率预测

镍基高温合金的概率寿命预测要求模拟多种复杂随机现象。针对室温下航空发动机涡轮盘用GH4133B合金的疲劳裂纹扩展试验数据,采用Paris公式和含门槛值ΔKth的修正Paris公式,对不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率进行概率预测。基于Paris公式和修正Paris公式的积分式计算不同存活概率P下的理论疲劳剩余寿命Nfp,并与试验疲劳剩余寿命Nft对比。结果表明,当P=50%时,基于修正Paris公式的Nfp与Nft吻合;当P=90%时,基于Paris公式和修正Paris公式的Nfp均与Nft吻合;当P=99%时,基于修正Paris公式的Nfp具有高可靠度。基于疲劳寿命试验数据的非线性回归分析绘制Nf-Fp,m-Fp,a曲面,引入参量γ表征平均载荷Fp,m和载荷幅值Fp,a对疲劳寿命Nf的影响,结果表明,在所研究的应力比范围内Fp,m对Nf影响大。     

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。     

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。     

通风盘式制动器制动盘的寿命预测分析

制动器是汽车制动系统的核心部件,在实际制动过程中,制动盘会产生比机械应力大很多的热应力。制动盘承受的由压应力、拉应力及摩擦导致的热应力组成的交变载荷,它们的共同作用会使制动盘表面产生裂纹,当裂纹扩展到一定程度后．可能导致整个制动盘断裂失效。制动盘的疲劳试验难度较大且需要大量的时间,因此应用数值模拟方法进行仿真分析并预测其使用寿命是非常必要的。以某型通风盘式制动器为例,在应用非线性有限元方法对制动过程进行热一力耦合分析结果的基础上．根据Malison—Coffin公式预测制动盘的热疲劳寿命．并分析制动初速度和制动压力对制动盘使用寿命的影响。     

汽车制动盘热-结构耦合仿真及寿命预测

凭借热稳定性好、制动力平稳的特点,盘式制动器已广泛运用于各式车辆。由于盘式制动器制动时为摩擦制动,其热-结构耦合特性对制动器的结构、寿命有着重要影响。使用CATIA软件建立简化的三维结构模型,并通过ABAQUS模拟制动器的制动过程,模拟了制动盘在紧急制动过程中热-结构耦合特性的情况,确定了在制动过程中制动盘最容易发生热疲劳失效区域,并通过对制动盘表面径向及同一半径处的周向节点温度及应力的变化情况对比,深入分析了制动盘的温度及应力变化特性。利用Manson-coffin公式对制动盘在紧急制动工况下热疲劳寿命进行预测。     

基于ABAQUS的圆柱直齿轮齿根裂纹扩展与寿命估计

以渐开线直齿轮为研究对象,通过齿轮应力分析确定轮齿裂纹易萌生位置,利用ABAQUS软件建立齿轮裂纹扩展有限元模型,获取齿根裂纹扩展路径,计算不同阶段裂纹尖端应力强度因子.通过多种曲线拟合方式的对比,选取指数函数建立的裂纹长度与裂纹尖端应力强度因子幅之间的函数关系.运用Paris公式构建裂纹扩展速率模型,实现含齿根裂纹齿...     

斜齿圆柱齿轮裂纹扩展特性及剩余寿命研究

随着现代检测技术的发展,开展有初始裂纹的齿轮寿命的预测,对特殊情况下的动力传动装置以及精密预测齿轮寿命来说都具有重要意义。基于线弹性断裂力学理论,应用边界元分析软件FRANC3D分析了某型变速器5挡齿轮的小齿轮裂纹前缘在不同位置处的应力强度因子,探讨了裂纹的扩展方式以及进程,并预测齿根中部裂纹扩展的失效特征及裂纹扩展预期寿命。提出的齿轮裂纹扩展研究方法,不仅可以丰富齿轮的强度理论,也为优化齿轮设计理论等提供较好的参考依据。     

72A硬线钢丝拉拔裂纹的形成与扩展机制

通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,分析了72A硬线钢丝拉拔裂纹形成与扩展机制。结果表明：钢丝在拉拔过程中于表面层状非索氏体和大尺寸非金属夹杂物处形成横向裂纹源,钢丝内部游离态铁素体和夹杂物的交互作用形成裂纹扩展通道。净化钢液,消除大尺寸非金属夹杂物;优化热轧工艺,消除游离态铁素体可避免拉拔断裂。