涡轮盘定心衬套失效模式与疲劳寿命研究

针对涡轮盘定心衬套的结构特点和各工况下的载荷形式,分析了它的失效模式.确定其寿命消耗主要为在高温、高机械负荷作用下的多轴低循环疲劳破坏.通过建立了高压涡轮转子整体分析模型,模拟定心衬套主要工况下的各种载荷和约束条件;定心衬套工作状态的温度场条件是利用相关冷却气流参数进行稳态对流换热仿真计算得到的.采用弹塑性有限元分析方法,计算中充分考虑了高压涡轮转子主要部件的相互影响,获得了定心衬套主要工况下危险点的最大应力应变循环.根据危险点的计算结果,利用不同的低循环疲劳寿命方程对危险点进行寿命预测,并对得到的结果进行分析和比较.研究结果表明,定心衬套的存在两个危险点,一是冷却气孔边受轴向载荷作用,二是衬套内壁后缘倒角处受径向和轴向载荷作用.      

飞机结构腐蚀控制研究

腐蚀控制是保证飞机结构完整,实现飞机结构长寿命、高可靠性和低维修成本的重要保证。由于结构腐蚀对飞行安全的高危害性,目前已引起设计部门、使用部门和管理部门的高度重视。深入开展飞机腐蚀防护技术研究,积极摸索应对腐蚀的有效措施,加强对飞机结构的检查、维护,及时修理腐蚀部位,对于确保飞行安全意义重大。论文通过分析铝及铝合金材料的腐蚀特性,研究分析了飞机结构易发生腐蚀的部位及原因,最后从飞机结构设计、防腐蚀材料、防腐蚀技术和日常维护等几个方面,提出了做好飞机结构腐蚀控制的有效对策和措施,从而达到确保飞行安全、提高保障效益和降低维修成本的目的。     

弹性平面问题的微分求积单元法研究

采用微分求积法(DQM)建立平面应力板单元,给出了详细的公式和分析过程。将微分求积单元法(DQEM)应用于平面应力问题,在算例1中,对各种条件下的结果进行比较,发现影响结果精度的主要因素是单元节点数目。算例2中计算结果与有限元结果比较表明:DQEM既具有有限元的分块思想,又兼备微分求积法计算精度高,使用方便,计算量少等优点。     

α相尺寸对等轴TC4合金两相区热变形行为的影响

对α相平均尺寸分别为6μm,12μm,20μm的等轴TC4合金在890～950℃,应变速率0.1～10s-1范围进行等温热压缩实验,并研究了初始α相尺寸对合金高温变形行为的影响.微观组织和动力学分析表明,等轴TC4合金变形的热激活过程受相变和晶粒长大作用的综合影响,计算获得的激活能偏大.在初始α相尺寸较小(6μm)的情况下变形,晶粒易于吞并长大,使变形后的组织粗化;在初始α相尺寸增大(12μm)的情况下会促进相变过程的进行,获得的变形组织中α相尺寸较细小;初始α相尺寸进一步增大(20μm),则变形组织的晶粒尺寸基本不再发生变化.     

含孔复合材料层合板孔边应力集中的近似计算

针对含圆孔有限大复合材料层板的应力集中间题,提出一种计算孔边应力分布及应力集中系数的方法:先利用经典层板理论,将复合材料层合板化归为各向异性板;再将各向异性板等效转换为一偏轴拉伸的单向纤维层板;最后利用含圆孔偏轴单向板的孔边应力计算公式来分析一般铺层层合板孔边应力集中情况.根据所推导的含孔有限宽度复合材料层合板应力集中系数的表达式,分析讨论了板宽/孔径比、铺层比例、铺层方式、材料性能参数等因素对孔边应力集中的影响.     

大型铝合金框梁结构航空模锻件淬火残余应力分析

开展了新型7085铝合金材料高温拉伸试验,得到了其基本性能参数与力学模型,运用ABAQUS有限元软件对7085铝合金框梁结构航空模锻件淬火过程进行了数值仿真,研究了淬火工艺参数与方式对残余应力分布规律的影响.研究表明:框梁结构航空模锻件淬火残余应力主要集中于腹板与筋板交汇处,呈现外压内拉的分布特点;淬火温度对残余应力有显著影响,提高淬火温度可有效降低残余应力;固溶温度对淬火残余应力的影响较小,对于大尺寸框梁模锻件,入水方式及转移时间对淬火残余应力的影响甚微.     

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.      

粉末冶金材料裂纹扩展数值分析

主要研究应力强度因子的计算方法,首先对粉末冶金材料FGH95的标准紧凑拉伸试样进行数值模拟,将虚拟裂纹闭合法的计算结果与试验结果进行比较,验证了其计算精度满足工程要求;然后针对拉伸载荷作用下的三维裂纹扩展问题进行模拟分析;最后分析了利用Paris公式计算裂纹扩展寿命的方法。     

芳纶纤维/ 环氧树脂复合材料的吸湿应力分析

利用Ansys有限元软件,采用纤维随机分布模型,对在环境温度t=80℃、相对湿度RH=90%条件下的芳纶纤维/环氧树脂复合材料吸湿后的水分分布进行了模拟计算,计算结果与从材料吸湿实验中所得到的结果基本一致。根据模拟计算得到的水分浓度场对复合材料内部的吸湿应力进行了研究。结果表明:有限元方法可以比较准确地模拟复合材料在湿热环境下的水分吸收过程;复合材料内的水分浓度随老化时间延长而增大,吸湿应力也随之升高,在纤维和基体界面处的应力最大,可达50 MPa以上。     

7050铝合金高强高韧低SCC敏感性时效工艺与机理研究

在单级时效制度下,对7050铝合金进行了长时间人工时效处理。研究了不同时效状态下合金的微观组织与常规力学性能,并测试了合金的SCR性能。结果表明:不同温度下长时间人工时效处理后,合金的强度随时效程度的增加均发生明显变化,经过传统峰时效后合金的强度先减小后增大,出现第二峰值,且第二峰强度高于第一峰;合金断裂韧度随时效程度的增加而提高,第二峰韧度高于第一峰;应力腐蚀敏感性随时效程度增加而降低,第二峰抗应力腐蚀性能优于第一峰。135℃下,合金的双峰位较为突出,双峰值较高。第一峰位,σ0.2,σb分别为580MPa,625MPa;第二峰位,σ0.2,σb分别为590MPa,640MPa。第二峰位断裂韧度较好,KIC为39.5MPa.m1/2,SCR性能得到很大改善,临界应力强度因子KISCC为12.72 MPa.m1/2。微观组织分析表明:合金双峰状态下晶内及晶界组织都存在极大差异,第一峰基体组织为高密度GP区,晶界为连续带状η'相,第二峰基体组织以η'相为主,晶界为断续离散的粗大η相。