透平叶片疲劳强度可靠性设计的研究

本文提出了透平叶片疲劳强度的可靠性设计方法。该方法把透平叶片的静应力、动应力和叶片疲劳强度处理为随机变量,使用疲劳应力分布和疲劳强度分布的干涉模型,在设计阶段确定透平叶片的可靠度。文中给出了透平叶片可靠性设计的实例。      

某型发动机压气机转子叶片失效分析

通过对叶片失效件进行断口观察、分析发现,叶片故障是由于叶片表面发生腐蚀导致疲劳强度降低,使得叶片在振动应力下发生疲劳失效,叶片腐蚀主要是由于发动机的使用环境造成的。     

风扇叶片飞失显式动力学仿真网格与时间步长研究

为了研究大涵道比涡扇发动机风扇叶片飞失仿真中网格尺度与时间步长对于瞬态显式动力学分析结果的影响,采用有 限元法中单元计算理论分析的方法分析了网格尺度和时间步长在计算稳定性方面的理论联系。采用多因素试验设计方法组织了 针对叶片应力分布、转子轴心轨迹和支点外传振动应力3个风扇叶片飞失的典型输出参数的网格尺度和时间步长的影响研究方 案,开展了典型物理过程、模型简化和数值计算无关性研究。针对时间步长为7×10-7、5×10-7、3×10-7和2×10-7s,网格尺度为40 、30、 20和15 mm的计算结果进行分析,结果表明：对于给定物理过程和目标时长,存在着网格尺度和时间步长的门槛值,如：2×10-7 s 时间 步长和30 mm网格尺度,超过该值进一步细化网格和减小时间步长对于精度提升不明显;显式动力学的计算原理决定了目标时间 越长偏差累计越大,所需的网格精度就越高;碰摩过程对于风扇叶片飞失仿真的应力和外传振动偏差影响较大。     

发动机涡轮叶片断裂分析和预防

一、概述涡喷六发动机Ⅱ级涡轮叶片是用GH37高温合金模锻件制成的,材料毛坯经过1180±10℃保温2小时空冷;1050±10℃保温4小时缓冷;800±10℃保温16小时空冷热处理后,获得较好的耐高温综合性能.叶片随涡轮转子在高速旋转中,受到高温燃气流的巨大冲击力和热应力以及转动惯性离心力.如果发动机的转速超过设计值或者发动机连续工作时间过长,惯性离心力以及由它造成的叶片内部的拉伸应力,将破坏叶片的基体强度,最终导致叶片断裂.     

电镀金刚石砂轮修整器

涡轮叶片的榫齿一般多采用铣削加工。由于叶片材料为耐热合金,加工精度又高,因此加工相当困难。而采用电镀法制造金刚石滚轮(成型磨削砂轮的修整器)的成功,实现了以成型磨削代替铣削,为涡轮叶片榫齿的加工开辟了一条新途径。这种方法也可使用在其它异型零件的成型磨削上。用电镀法制造金刚石砂轮修整器,首先用青铜制成一个与零件形状相反的阴模作为过渡基体,然后将金刚石与金属镍电镀在内表面上,其后放入钢制芯套,在芯套与电镀层之间浇注低熔点合金,将芯套与电镀层联成一体。最后将过渡基体剥除,露出金刚石,便得到所     

化学镀镍层对30CrMo及LY12疲劳性能的影响

研究了两种不同磷含量化学镀镍层的组织结构、硬度及弹性模量,并着重研究了３０ＣｒＭｏ及ＬＹ１２经化学镀镍后的旋转弯曲疲劳性能。结果表明,低磷微晶镀层较高磷非晶镀层具有更高的硬度、弹性模量和疲劳抗力;化学镀镍层导致了３０ＣｒＭｏ疲劳强度的显著下降,但能提高ＬＹ１２的疲劳强度,表明化学镀镍层对基体疲劳性能的影响作用主要取决于基体本身疲劳抗力的高低。     

航空结构钢件热处理变形的原因及排除措施

某些机身结构零件(梁、接头、平尾转轴、螺栓和发动机架等),多选用30CrMnSiA及30CrMnSiNi2A钢制造。这些零件在热处理时,由于热应力和组织应力的作用,不可避免地会产生程度不同的变形,变形主要表现在当应力超过屈服极限时外形的扭曲,也有各种组织比容的差异而造成体积的胀缩。大多数结构件的外形复杂,截面变化大,厚薄相差悬殊,使变形的可能性和复杂性增大;而零件的装配协调关系复杂、配合精度要求高,往往同时提出对几个不同部位的变形要求。采用校正和放留机械加工余量的办法,不仅耗费大量的工时,有的零件仍难以满足技术要求。     

基于残余应力重分布的导轨梁加工变形仿真与变形控制工艺方案研究

为解决大型薄壁铸件导轨梁在材料去除过程中因残余应力的释放与重分布导致变形超差的工艺难题,对导轨梁零件加工工艺进行分析,实现零件模型的简化与子结构分割;同时开展零件毛坯表面残余应力测量,成功建立零件毛坯初始应力模型。在此基础上结合实际加工工艺开展零件加工有限元仿真,模拟加工过程中由于材料去除引起的残余应力释放,预测了加工过程中残余应力重分布规律和加工变形情况。总结了零件加工变形的有限元仿真结果,提出抑制零件加工变形的工艺方案。经验证,改进后的工艺顺序使零件最大变形量由0.485 mm降至0.081 mm,降低83.3%,避免了零件在加工过程中的尺寸超差。同时该平面作为后续加工的基准,保证了后续加工的精度,为生产工艺优化提供了有效的理论依据。     

钛合金叶片前缘的外物损伤残余应力数值分析

为研究航空发动机叶片外物损伤(FOD)位置残余应力的分布规律,根据真实叶片前缘特征设计了模拟叶片,基于Johnson-Cook本构模型,使用LS-DYNA软件仿真分析钢珠以不同角度冲击钛合金模拟叶片前缘的过程,对比仿真与相同试验条件下的空气炮模拟外物损伤试验的FOD损伤形貌与宏观尺寸,验证了有限元模型的正确性。提取仿真计算的不同入射角度对应的FOD位置残余应力分布,结果表明:钢珠以0°角入射时,钢珠冲击产生的接触力和变形能明显大于其他入射角度的情况,说明钢珠偏斜一定角度入射时造成的偏斜型缺口处的材料失效与变形不如外物正撞前缘形成的半圆型缺口严重;在FOD缺口底部尖端靠近入射表面区域存在明显的残余拉应力。随着入射角度的增大,残余拉应力区的范围逐渐扩大,残余拉应力最大值逐渐减小。     

高强铝合金的表面喷丸应变层与疲劳强度的关系

 喷丸强化工艺是用来提高金属零件疲劳和应力腐蚀断裂抗力的行之有效的工艺。因为它具有其它表面强化工艺无可比拟的优点,所以近年来在国内外,特别是航空工业中获得了迅速的发展。 有关喷丸强化对铝合金疲劳强度影响的研究指出,喷丸虽然能够改善疲劳S-N曲线高应力区的疲劳强度,但在疲劳强度极限附近,没有明显的效果。     

耐高温Ni—ZrO2复合镀层的制备及影响因素研究

采用复合电沉积技术制备出了Ｎｉ－ＺｒＯ２耐高温复合镀层,并利用正交设计对影响复合电沉积过程的电流密度ｉ、镀液中微粒浓度ｃ、搅拌方式ｍ、微粒粒径ｄ及其间的交互作用等进行了研究。结果表明,上述因素对复合镀层中ＺｒＯ２含量影响显著性大小顺序为：ｄ＞ｍ＞ｄ×ｍ＞ｃ＞ｄ×ｃ＞ｉ×ｍ。     

某系列发动机压气机转子叶片技术寿命研究

提出了1种基于"叶片剩余振动疲劳强度储备"概念的寿命预估法.在大量的计算分析和试验基础上,综合考虑叶片低循环疲劳寿命、稳态应力、构件的实际疲劳强度衰减规律、实测振动应力等因素,并结合外场使用情况,对压气机转子叶片进行了寿命综合评估.该方法已应用在某系列发动机压气机转子叶片技术寿命研究中,对压气机转子叶片寿命的研究而言是一次有益的探索.     

镉钛镀层与除氢

在氰化镀镐溶液中加入偏钛酸钾(K_2TiO_3),可以得到含钛的镉镀层。镀有这种镉钛镀层的高强度钢零件,在除氢后,基体金属中渗入的氢几乎可以全部排出,因此而消除了氢脆的危险。其原因就是,在除氢时镀层中的钛能吸收基体金属中的氢。研究者采用的镀液配方是(摩尔/升):Cd0.2,KCN1,KOH1,Ti0.02基体金属选用T8,镀层厚度为4.5微米。用各种手段研究了镀层的组成。研究表明:镉钛镀层中的钛不是以金属状态存在的,而是以不饱和氧化物的     

薄壁件铣削路径的研究现状

薄壁零件普遍具有结构复杂、变厚度、曲面曲线结构多、协调精度要求较高等特点,目前此类零件都采用数控铣削的方法来加工[1].但在加工过程中由于零件刚度差等多种原因,容易产生变形,因而难以控制加工精度和达到较高的加工效率.薄壁件的加工效率及变形误差,很大程度上取决于走刀策略.随着走刀路径的不同,工件内原有的残余应力释放顺序也不同,同时由于加工中切削力与切削热的作用,产生新的应力,新应力与原有残余应力的耦合作用也不相同,从而造成工件变形程度不一.因此对薄壁件铣削路径的研究是十分必要的.     

38CrMoAlA钢渗氮深度,硬度与磨削量的关系图

３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢渗氮深度、硬度与磨削量的关系图贵阳航空液压件厂龚祥敏３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢渗氮后表面硬度高，且表层处于压应力状态，能显著提高钢的耐磨性与疲劳强度，改善耐蚀性和抗擦伤性能，因而在液压元件中广泛采用。为了校正零件的渗氮变形，需进行磨加工...     

压气机叶片的振动疲劳特性

首次报道了关于采用11CrNi2MoVA材料制造的某型航空发动机压气机第3级叶片振动疲劳特性的研究。结果发现:(1)叶片振动疲劳破坏模式随使用寿命增加而变化。新叶片的破坏位置在叶背最大应力点附近处,而随着使用寿命的增加,叶片破坏位置转向进排气边缘。(2)叶片振动疲劳强度随使用寿命增加而逐渐下降。采用升降法对新叶片、200小时、400小时叶片的实验结果证实了这一点。(3)采用现行方法对叶片的维修有利于叶片疲劳强度的恢复。对使用寿命为400小时的未维修叶片和已完成维修叶片的对比实验表明,维修可使叶片疲劳强度提高,但叶片破坏位置仍在叶片的进排气边缘。      

激光冲击强化提高压气机叶片疲劳性能研究

根据1Cr11Ni2W2MoV不锈钢材料性能,确定了激光冲击强化参数;并通过标准试片疲劳试验,验证了该参数条件下激光冲击强化提高不锈钢材料振动疲劳寿命的有效性.设计了不锈钢叶片振动疲劳试验,确定了叶片冲击强化部位和方式,对强化叶片进行了型面检查、一阶弯曲振动疲劳试验和强化机理研究.结果表明:激光冲击强化后的叶片各个截面尺寸在设计范围之内,强化后叶片的应力-循环次数(S-N)曲线往上移动,提高了叶片的疲劳强度,在660MPa应力水平下,叶片的振动中值疲劳寿命提高70%;激光冲击强化引起的残余应力和表层微观组织变化是疲劳强度提高的主要原因.      

减少铝合金半环零件变形工艺研究

铝合金材料因其密度低、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能优异、质量轻等优点在航空发动机中得到广泛的应用。但由于航空发动机零部件公差要求较严格,而铝合金零件在机械加工完成后,由于残余应力的释放使零件变形较大,无法满足使用要求,从而导致该类零件废品率居高不下,造成了严重的经济损失和资源浪费。本文通过试验对比的方法找出造成残余应力产生的主要原因,并通过相应的工艺改进减小了零件的变形,从而满足了零件的使用要求,取得了很好的经济效益。     

残余应力重分布引起的薄壁零件加工变形研究

现代航空工业中为减轻飞机重量,提高飞机的各项机械性能,整体构件越来越多地被使用。加工大型整体薄壁构件时,有90％以上的材料被切削加工去除,由于材料去除后零件刚度的降低以及应力的释放,造成过大的加工变形。本文用MSC．Marc有限元软件仿真了铝合金预拉伸板材料去除对于加工变形的影响,并分析了加工变形的成因。为验证有限元结果的正确性,在高速数控铣床上加工了同样的试件。结果表明仿真结果与实验结果一致,残余应力的释放与重分布是薄壁零件加工变形的主要原因。     

基于双重响应面法的航空发动机叶片振动概率分析

为了更精确地研究航空发动机叶片通过共振转速区发生短时间共振时的可靠性,在考虑共因失效(由振动一种因素引起的叶片变形和应力失效)的基础上,提出了航空发动机振动可靠性分析方法的双重响应面法。通过模态分析和谐响应分析得到叶片的最大变形和最大应力,选取密度、转速和气动力为输入变量,变形和应力为输出响应,建立了叶片最大变形和最大应力的响应面数学模型,在考虑转速、气动力、材料密度的基础上,得出了叶片的可靠性。分析结果表明:当叶片的允许变形量均值为2.45mm,方差为0.0368 mm,许用应力均值为540MPa,方差为8.1 MPa时,可靠性概率为99.14%。通过与Monte-Carlo法进行比较,验证了双重响应面方法在叶片发生短时间共振中的可行性和有效性。