某发动机推力室内壁鼓起原因分析研究

针对某发动机推力室内壁鼓起烧蚀断裂问题,截取了推力室喉部区域进行三维的有限元建模分析,分别用静力分析以及动态响应分析计算了结构在压力及温度载荷作用下的塑性变形情况;同时计算了结构在高温阶段的稳态蠕变以及加速蠕变的蠕变变形。计算发现结构在喉部上游发生了塑性变形,引起内壁鼓起,但未超过其延伸率,而在加速蠕变阶段会产生很大的蠕变变形,导致了结构的断裂发生,计算预测的位置及形状和实际情况基本一致。     

微型涡桨发动机动力涡轮叶片与机匣碰撞失效仿真分析

针对某微型涡桨发动机试车过程中出现的叶片断裂及机匣包容性问题,利用接触-碰撞动力学方法模拟了单叶片断裂后对叶片和机匣的碰撞失效过程,对碰撞位置、碰撞中的能量变化、等效应力/应变等进行了分析.结果表明,单涡轮叶片断裂情况下,叶尖和叶根依次与机匣碰撞产生两个撞击点,不考虑其余叶片的影响下,第一个撞击点由于叶尖滑动耗散部分能...     

基于工作应力仿真分析的某型航空发动机燃-滑油热交换器安装改进思路

为找到航空发动机燃-滑油热交换器焊缝裂纹产生的主要原因,对燃-滑油热交换器进行了稳态工作应力仿真分析,提出一种新的安装思路,并对在新的安装方式燃-滑油热交换器进行了整体和失效部位的工作应力仿真分析。结果表明,新安装方式可以有效改善发动机工作时热交换器的工作应力分布和降低峰值,为降低热交换器工作应力和预防焊缝裂纹找到了有...     

SMA管接头系统的蠕变及热应力分析

采用热-机械耦合的瞬态有限元分析方法,对一定温度下的形状记忆合金（SMA）管接头系统进行了分析,得出了系统的温度场、热应变场、应力场、蠕变应变结果,指出了管接头的中间内壁部分的交界面处是产生裂纹或脱粘的危险部位,提出了对系统不但要防止蠕变应力的破坏,而且更要注意预防管道产生的过大变形和蠕变应变的破坏,最终为SMA管接头系统的安全性指导和设计提供了理论依据。     

基于检查数据和物理退化模型的涡轮叶片检修策略优化

根据发动机涡轮叶片在日常使用过程中的损伤检修数据确定其失效概率分布函数,应用Paris公式对叶片裂纹增长进行反演分析,得到在指定阈值下可检裂纹长度与初检时间的对应关系;再模拟裂纹增长过程,得到叶片在寿命周期内各个检查时刻的状态;最后通过仿真结果的统计分析得知叶片的失效概率。案例研究结果表明:叶片在服役过程中如果初检时间太早,初检时扩展裂纹长度小,不易被检测到,后续的重复检查间隔长,在各重复检查时刻容易产生失效;如果初检时间太迟,叶片在初检时会接近甚至超过临界损伤值,也增加失效概率。在允许失效概率为10-5的条件下,涡轮叶片在计划运行周期内的最优检查次数12次,最优初检时间和重复检查间隔分别为1 371循环和307循环。所提方法和研究结果为航空公司机务维修人员和发动机工程师的风险评判和检修决策提供依据和参考。     

低温液体火箭发动机高压静密封有限元分析

以某型号液体火箭发动机的推力室燃料阀出口法兰静密封结构为研究对象,针对法兰连接结构特点,运用有限元方法建立了管路-阀门-推力室模型,通过热-结构耦合计算分析表明:在温度和压力的共同作用下,推力室燃料阀出口法兰变形导致密封面微小分离,造成垫片局部压紧应力大幅减小,可能引起推进剂泄漏并起火。在通过上述分析定位泄漏原因并预测泄漏率之后,又建立了参数化的螺栓-法兰-垫片密封性分析局部模型,基于柔性石墨垫片的基本性能试验数据,计算分析了垫片厚度、螺栓预紧力等结构因素对静密封性能的影响,理论上验证了增加预紧力,增厚密封垫片等密封改进措施的有效性。     

航空发动机试车台标定持续适航方法研究

航空发动机地面室内试车台新建完成后需要进行标定。由发动机原制造厂OEM提供的试车台标定的费用都很高。欧美试车台标定的有效期通常为7年,即企业每隔7年就会面对这一高额成本。另外,用每7年进行标定的方法维持试车台的适航性,存在一个明显缺点就是缺乏问题发现的及时性。发动机在试车过程中,相关各种设备状态可能发生变化,有些变化可能导致发动机试车数据出现偏差,如果不能及时发现,这种偏差可能会一直延续到下次标定。如何既能保证试车台标定的持续有效性,保证每台发动机试车数据的准确性,同时又不需要重新标定?本文对试车台趋势监控方法进行了研究,提出了趋势监控的具体方法,确保了试车台标定的持续适航性,避免了每7年重新标定试车造成的不必要成本支出。本研究成果对我国民用及军用航空发动机试车台标定持续适航具有重要指导意义。     

航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳研究进展

航空发动机和燃气轮机在海洋环境下服役时,热端部件承受高温、高压、高转速机械载荷和高盐雾、高湿度等腐蚀环境耦合作用,常发生热腐蚀-疲劳失效,影响结构完整性、安全性和可靠性。本文针对航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳失效问题,总结和分析了涡轮盘、涡轮叶片高温合金及涂层热腐蚀机理,涡轮盘、涡轮叶片高温合金热腐蚀-疲劳失效机理以及热腐蚀-疲劳寿命预测模型和寿命评估方法,并对航空发动机和燃气轮机热端部件热腐蚀-疲劳试验研究和寿命评估方法的发展趋势进行了展望,以期促进燃气-海洋环境耦合作用下热端部件结构完整性评定方法的发展。     

涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究

基于有限元软件ABAQUS/Franc3D,对某型航空发动机涡轮盘在热-机械载荷作用下的疲劳裂纹扩展规律进行研究。首先,进行涡轮盘网格无关性验证以保证计算精度;其次,针对涡轮盘进行导热分析以确定温度分布;再次开展了热-力载荷联合作用下的应力应变计算、静强度校核;最后,计算了中心孔处疲劳裂纹扩展参量以及疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:该涡轮盘在最大转速状态下静强度满足要求,中心孔区域为应力集中危险点。裂纹尖端温度变化速率随着裂纹的深入而增加,导致了裂纹尖端应力场的扰动,裂纹由I型模式转为I/II混合模式。疲劳裂纹扩展寿命预测结果偏于危险,但可为涡轮盘损伤容限设计提供依据。     

发动机操作与悬摆式配重失效浅析

航空活塞发动机曲轴上装用的悬摆式配重组件承受着巨大的离心力及微动冲击力,工作条件极其恶劣,一旦失效,将直接导致发动机内部机件(如连杆、活塞、汽缸和凸轮轴等)出现严重的二次损伤,致使发动机停车。本文阐述了悬摆减振器减振原理和配重功用,分析了发动机操作与配重组件失效之间的内在联系,由此提出具体的预防措施。     

用拆除桨叶配重方法排除运五发动机瞬间振动

在外场对执管运五飞机进行地面试车时，常常会在大转速下出现发动机有瞬间振动现象，造成这一故障原因是多方面的，并且有时排除起来往往是费时费力，到头来，再进行排故后试车检查，瞬间振动并未消除，由此并未达到排故的预期效果。针对这种情况，在外场正常排除发动机瞬间抖动方法无效的情况下，就要考虑用拆除螺旋桨桨叶配重方法来排除发动机瞬间振动。下面分析8412飞机近期大转速下瞬间振动这一典型故障的排除方法。8412飞机在98年11月19日飞行中，飞行人员反映该机在起飞后额定转速下，发动机瞬间抖动2－3次。飞机滑回停机坪后，我们维…     

拉扭加载下疲劳裂纹扩展的试验研究

对航空材料LY12CZ进行了多种比例和非比例拉扭双轴加载下的疲劳试验。采用弹塑性有限元方法对缺口孔边的应力应变进行了分析,探讨疲劳裂纹扩展方向与孔边各应力和应变分量之间的关系。比较分析结果与试验数据得出比例加载下,疲劳裂纹基本上在垂直于最大主应变方向扩展。45°及90°非比例加载下,疲劳裂纹沿着最大剪应变平面扩展。     

20CrNi2Mo齿轮传动轴局部剥落失效分析

通过对20CrNi2Mo齿轮传动轴料齿轮局部剥落处进行宏观分析和微观断口分析，对比剥落处与完好处的宏观硬度与显微硬度分布以及金相组织和渗层深度，结合磁粉探伤检验结果，结果表明，齿轮轴经过渗碳热处理，在随后的机械磨齿过程中，由于磨削过多，致使渗层只有0．5mm，达不到技术要求，齿轮在交变接触应力的作用下，首先在齿面产生极小的显微裂纹，小裂纹进一步扩展，最终造成齿面剥落，此失效为接触疲劳失效导致的局部剥落。     

某液体火箭发动机现场故障诊断技术分析

针对某液体火箭发动机热试车时发生的故障,详细的分析了振动数据、压力数据及转速数据,研究了该发动机产生故障的原因,并在试验后的发动机分解后得到有效的验证。     

管道补强的弹塑性失效分析

以补强管道的水压爆破试验为基础,采用大应变弹塑性有限元分析方法对补强管道进行了强度分析,按照5%最大主应变准则和修正的ASME B13G规范,计算并比较了两种补强管道及其焊缝在出现U型缺陷和类裂纹缺陷情况下的失效应力.通过分析焊缝对接厚度对补强管道泄漏压强的影响,对管道的失效分析进行准确性验证及未知预测,为管道补强技术提供了设计依据及安全运行的保障.     

航空发动机陶瓷基复合材料疲劳迟滞机理与模型研究进展

对陶瓷基复合材料疲劳迟滞机理与模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用情况,综述了单向、铺层和编织陶瓷基复合材料细观疲劳失效模式与疲劳迟滞机理。总结出纤维增强陶瓷基复合材料基本的细观失效模式是:基体裂纹、纤维/基体界面脱粘和纤维断裂、铺层陶瓷基复合材料中的铺层/铺层界面脱粘以及编织陶瓷基复合材料中的纱线/纱线界面和纱线/基体界面脱粘。脱粘后的各类界面在循环载荷下的界面滑移是导致疲劳迟滞行为的根本原因。然后,详细分析了陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为力学建模研究历史与现状,指出了其中存在的问题。最后,对陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为研究的发展趋势进行了展望。     

TB200型飞机前起落架安装支架焊接修复

基于对安装支架裂纹失效机理的分析,展开对焊接修复方案及其工艺进行研究。研究内容包括提出焊接修复方案,原件材料性能分析,确定焊接方法、焊接材料以及相关工艺措施,并对原件焊缝和修复焊缝的机械性能进行对比分析。实际使用情况证明,安装支架焊接修复获得了成功．     

考虑材料初始损伤随机特性的C/SiC蠕变寿命估计

C/SiC复合材料作为航空发动机材料,长期服役于高温氧化环境,蠕变断裂是其主要失效形式。材料蠕变行为和材料内部结构有很大关系,由于复合材料存在初始缺陷,在服役时会导致氧化气氛扩散,造成材料蠕变断裂失效。但是,由于复合材料制备工艺的不稳定性,每个试件存在差异较大的初始损伤,在C/SiC蠕变断裂寿命估计时应该充分考虑初始损伤不确定性给材料带来的随机特性。本文通过统计学分析和蠕变损伤机理结合,在C/SiC高温蠕变实验的基础上,以位移作为主控变量,研究蠕变位移规律,建立了考虑材料随机特性的C/SiC蠕变寿命估计模型。     

不同应变率下叶片的瞬态响应分析

鸟与航空发动机叶片相撞时,叶片的是在高应变率下变形的。由于材料的性能随应变率的变化发生变化,因此在计算叶片的瞬态响应时,应当考虑这一材料性能的变化的影响。本文分析了不同应变率下鸟正撞击时模型叶片的瞬态响应。结果表明,在高应变率下,叶片的弯曲变形与局部变形都偏小;叶片受撞结束后的振动周期增大。     

聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理

选用3种不同粒度金刚石（0.5,10和30 μm）的聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削加工Ti40阻燃钛合金,结合三维视频显微镜与扫描电镜观测刀具形貌,分析金刚石粒度对刀具磨损和破损行为的影响,揭示PCD刀具的失效机理。研究发现,金刚石粒度越小,PCD刀具的耐用度越高。在铣削加工的力-热冲击作用下,PCD刀具的磨损主要表现为磨粒磨损和粘结磨损,而破损初期表现为以微裂纹、前后刀面剥落和微崩刃为主,后期发生了局部碎裂。剥落和微崩刃主要发生在PCD刀具的前、后 刀面临界切深2.5~3.0 mm处,微裂纹是导致发生剥落和微崩刃的主要因素。