直升机旋翼钛合金桨毂中央件失效分析及制造技术

通过对2例直升机旋翼钛合金桨毂中央件全尺寸疲劳试件破坏区域的外观检查、断口宏微观分析、断口区域的金相分析、能谱分析,并结合中央件制造过程中的各种加工工艺对钛合金零件的影响分析、补充试验验证,对2例中央件的疲劳破坏进行了综合分析,确定了中央件提前破坏的主要原因和改进措施,为直升机旋翼系统钛合金零件的失效分析及制造技术研究提供了宝贵经验。     

某型直升机Ti1023钛合金中央件提前疲劳破坏原因分析

简要介绍了某型直升机Ti1023钛合金中央件疲劳提前破坏的情况.本文从原始断口的电镜扫描、材料、加工工艺和熔滴的影响等方面分析,得出了"断口的高应力集中区附近存在熔滴是试验件提前破坏的主要原因,材料的疲劳极限值尚不满足要求也是试验件提前破坏的主要原因"的结论,并给出了改进建议.     

钛合金复杂结构高周振动疲劳试验方法研究

提出了一种钛合金空心结构高周振动疲劳试验方法,通过数值分析与试验测试相结合的方法确定考核部位。通过共振驻留方法实现疲劳试验过程的闭环控制,利用空心平板试验件开展验证试验。试验结果表明提出的试验方法能够精确确定考核部位,在设定的试验条件下,试验件振动应力与振幅之间满足线性关系,所采用的控制方式能够实现疲劳试验连续进行。研究成果能够提高钛合金空心结构高周疲劳测试精度、缩短试验周期,对提高航空、航天飞行器安全及可靠性具有重要意义。     

SAE标准中管路件S-N曲线弯曲疲劳试验研究及应用

通过SAE标准中管路件S-N曲线弯曲疲劳试验的研究,针对国内公制S-N曲线弯曲疲劳试验标准存在试验方法和试验判据等方面缺失的问题,引进了SAE中试验方法并给出了公制试验的试验判据,并分析了常用典型钛合金管路件失效模式,提出了提高管路件耐弯曲疲劳强度的若干建议。     

激光冲击强化对钛合金高温微动疲劳寿命的影响

为了解高温工作环境下激光冲击强化工艺(LSP)对钛合金材料微动疲劳寿命的影响,开展了强化前后TC11钛合金在室温、300°C和500°C下的微动疲劳试验并测试了试验件表层的残余应力及硬度。结果表明:随着温度的升高,激光冲击强化对TC11钛合金微动疲劳寿命的提高倍数逐渐减小。在轴向载荷为400MPa,法向载荷为65.5MPa时,经激光冲击强化后TC11钛合金试验件在室温、300°C和500°C下的微动疲劳寿命分别为强化前的5.5倍、3.5倍和1.7倍;强化后试验件表层的残余应力会在高温下发生松弛,且松弛程度会随温度的升高而增大,这是激光冲击强化效果随温度升高而逐渐弱化的主要原因。     

榫连接结构高温低周微动疲劳试验

针对航空涡扇发动机压气机叶片/轮盘连接结构,设计了一种燕尾榫结构高温微动疲劳试验加载装置,开展了TC11钛合金在200℃及500℃下的微动疲劳试验。通过动态位移及动态应变法实现对燕尾榫微动疲劳萌生寿命的监测。试验中发现微动疲劳裂纹均萌生在燕尾榫接触区域的下边缘,且接触表面存在大量的微动磨屑,属于典型的微动疲劳失效形式。试验结果表明:温度环境对微动疲劳寿命的影响较为明显。随着试验温度的升高,试验件的微动疲劳寿命会逐渐减小。      

基于损伤力学的飞机铆接结构疲劳损伤分析

将损伤力学-有限元方法应用于飞机襟翼蒙皮铆接结构的改进设计中,得到了结构改进前后的疲劳损伤演化过程和疲劳寿命,并通过分析损伤场的演化来研究铆接细节的改进对于铆接结构疲劳性能的影响;对改进前后的铆接试验件进行疲劳试验,并与损伤力学方法分析结果进行比较,验证了方法的正确性。     

钛合金试件裂纹检测可靠性研究及检出概率的测定

加工了一定量数量的钛合金多孔板件试验件，研究了其疲劳性能及可检性，研究了无损检测可靠性，做出了裂纹检测概率曲线，以便指导实际飞机结构（钛合金）的裂纹监测，为飞机结构检测大纲的制定提供了一定的依据。     

TC18钛合金疲劳断裂过程声发射信号特征分析

声发射技术通过实时监测结构服役过程中发出的声发射信号,判断结构是否出现损伤,是一种重要的在线监测损伤的技术。为了明确TC18钛合金在疲劳试验中产生微裂纹、裂纹扩展及断裂等过程中声发射信号的特性,设计TC18钛合金试验件,进行其疲劳试验并全程采集声发射信号;采用参数分析方法,得到声发射信号在时域、频域方面的参数特征。结果表明:在裂纹萌生及扩展阶段,声发射信号幅值为40~65dB,低于相同条件下铝合金的信号幅值;在200~280kHz频段上,裂纹萌生阶段与后续过程的能量分布存在较大差异。结合上述研究结果,给出TC18钛合金试验件声发射监测的参考原则。     

可变环境条件下钛合金旋转摩擦着火试验研究

为研究航空发动机压气机钛合金构件发生钛火的形成机理和影响规律,围绕试验件设计、参数测试与状态调控等关键技术进行深入探索,完善了可变环境条件下的钛合金旋转摩擦试验方法,并在此基础上开展了试验件结构、材料与气流参数对钛合金燃烧特性影响的试验研究。试验结果表明:双环结构试验件具有较好的强度和刚度,能够满足钛合金摩擦试验要求;在试验工况范围内,TC4钛合金材料较Ti40材料更容易燃烧,且气流参数对钛合金燃烧特性的影响不明显。