航空发动机涡轮叶片疲劳—蠕变寿命试验技术研究

涡轮叶片是航空发动机工作环境最恶劣,结构最复杂的零件之一,也是发动机断裂故障多发件之一。由于发动机工作时涡轮叶片始终在高温下承受复合载荷的作用,因此在涡轮叶片定寿中,不能将叶片的蠕变和疲劳寿命割裂开,而必须充分考虑疲劳—蠕变交互作用的影响。目前理论上对结构疲劳—蠕变寿命的预测方法还很不完善,故对涡轮叶片开展疲劳—蠕变寿命试验研究是叶片设计和定寿工作中的重要环节。本文对涡轮叶片疲劳—蠕变试验技术进行了综合论述。文中特别强调了试验载荷谱确定和叶片模拟试验件设计的关键技术环节,同时还介绍了一种专门适用于叶片疲劳—蠕变试验的基于机电伺服加载系统的疲劳蠕变综合试验器。      

基于系统工程的高压涡轮叶片内腔渗层正向设计

为了解决涡轮叶片内腔渗层设计过程中需求分析不全面、设计确认不充分、设计验证不完整等问题,提出基于系统工程 理论的方法,对舰用燃气轮机高压涡轮工作叶片内腔渗层进行正向设计研发。应用需求分析-技术方案设计-试样验证-产品实 施-产品集成-产品验证的技术路线,开展了涡轮叶片内腔渗层技术研究。通过拉伸性能试验、低周疲劳试验、高周疲劳试验、燃气 热腐蚀试验、工艺试验等对多方案进行验证,优筛选出的内腔CoAl薄渗层和纯Al薄渗层为最佳方案。结果表明：验证方案合理可 行,渗层能够满足发动机的使用需求。基于系统工程的涡轮叶片内腔渗层设计方法从整体需求出发,设计、验证具有系统性和完 整性,在叶片内腔渗层设计过程中具有重要作用。     

试验测定DFR的升降法方法

提出了试验测定结构件细节疲劳额定值(DFR)的升降法方法,可以充分估计并节约总试验时间.通过数值模拟比较了升降法数据处理的半子样极大似然法和马尔可夫方法.为满足可靠度要求,对半子样极大似然法估计的疲劳强度标准差进行了修正,并给出了保证95％可靠度的疲劳强度的置信度要求的最少试件数.最后给出了升降法确定DFR的表达式.      

腐蚀环境下疲劳分析的DFR方法研究

将腐蚀对结构件疲劳寿命的影响当量转化为对细节疲劳额定值DFR的影响,建立了腐蚀条件下疲劳分析的DFR方法.通过对标准S-N曲线方程的变换,得到了DFR的腐蚀当量折算系数与腐蚀对疲劳寿命的影响系数之间的关系,并研究了其中的参数对当量折算系数的精度的影响,从而给出了由疲劳试验确定当量折算系数的方法.基于地面停放预腐蚀和空中飞行腐蚀疲劳对疲劳寿命的影响相互独立的假设,得出了当量折算系数对预腐蚀和腐蚀疲劳的分解方法.      

GH2132合金疲劳性能实验研究

研究了GH2132在不同温度、不同应力集中系数、不同应力水平条件下的高低周疲劳性能和断裂行为.不同实验条件下,影响疲劳性能的主要参量不同.在分析各个参量对于疲劳性能影响的基础上,进一步分析了各个参量对疲劳性能的交互影响.并结合宏微观断口形貌观察,阐述了各个参量交互作用的原因.      

低拐点、高G值冲击谱试验规范的实现

文章针对低拐点、高G值冲击谱试验规范难以实现的问题,从跌落式谐振板模拟装置设计原理出发,采用有限元方法对该装置的关键部件谐振板的固有频率重新进行了分析、设计计算、加工.通过调试,实现了这一试验规范.     

带限位台阶的高阻尼橡胶减振器性能试验分析

航天工程中的有害振动可通过高阻尼橡胶减振器进行控制,但核心耗能单元和其他部件之间的连接容易失效。为了改进高阻尼橡胶减振器中阻尼材料和钢板的连接模式,使两者在较大变形下具有较高的机械连接性能,并且避免采用高温高压整体硫化的生产工艺,提出了一种带限位台阶的装配式高阻尼橡胶减振器。该减振器的阻尼材料和钢板之间采用常温胶黏连接模式,且在阻尼材料和钢板的连接边界面上设置了若干个具有一定高度的阶梯状限位台阶。对限位阶梯总高度分别为3 mm、4 mm、5 mm的3种不同装配式高阻尼橡胶减振器进行了不同加载频率和幅值的性能试验。试验结果表明:新型装配式高阻尼橡胶减振器在大变形下具有较强的耗能能力。带限位台阶的减振器和没有限位台阶的减振器相比,最大储能模量提高了22.3%,损耗因子提高了24.9%,且在较大位移幅值工况下,滞回曲线由原本的椭圆形变成类8字型,在保证较高阻尼力的同时使得滞回曲线所包络的面积增大,最大增幅可达588%。该新型减振器无需高温高压整体硫化,可以显著降低生产成本并提高生产效率,具有显著的性能优势和广泛的应用前景。     

某发动机涡轮叶片使用寿命可靠性分析

发动机的载荷谱是发动机结构寿命研究的依据.利用某短寿命发动机的开车数据,对其高压涡轮叶片使用寿命进行了预测.建立了发动机等效寿命消耗计算模型,采用数据压缩处理技术,有效地提取了发动机的工作载荷.根据发动机短使用寿命这一特点,用威布尔分布模型描述此发动机涡轮叶片寿命分布,建立了发动机寿命可靠性模型,采用不完全寿命数据的中位秩法对发动机叶片寿命进行可靠性计算.随着可靠性增长,发动机寿命不断提高,考虑样本的时效性,用动态的威布尔分布模型来描述此发动机可靠性的增长,以便发动机在研制过程中的可靠性评估.      

RBF网络在结构抗疲劳优化中的应用

针对某飞机机翼I型大梁的开孔加强方案,建立优化的数学模型,利用RBF神经网络模型来逼近设计结构的应力/参数非线性关系,代替原来的经验和拟合公式;采用遗传算法对机翼的加强结构进行优化设计,得到比较合理的结果。     

紧固件边距尺寸对结构件疲劳品质的影响

通过理论分析、计算和试验,研究了紧固 件边距尺寸对结构件疲劳品质的影响。