非耦合韧性断裂准则及其在航空金属材料中的应用

结构轻量化是航空航天和汽车领域的重要发展趋势,对以铝合金、镁合金和钛合金为代表的轻质高强金属材料的需求与日俱增。预测材料的损伤断裂行为是高性能航空构件成形工艺设计和服役性能评估的关键,而发展先进的韧性断裂准则是其主要途径。本文首先介绍了金属材料损伤断裂的微观机制,包括剪切和压缩应力主导的剪切型断裂、拉应力主导的拉伸型断裂及复合型断裂。回顾了韧性断裂准则的研究现状,传统非耦合韧性断裂准则的发展历程、特点和适用场合,重点论述了近年来几种典型的非耦合韧性断裂准则的特点和优势。传统的非耦合韧性断裂准则通常只考虑最大主应力或平均应力对损伤断裂的影响,忽略了偏应力的作用,不适合于低应力三轴度或复杂应力状态下的断裂行为预测;而新的韧性断裂准则综合考虑应力三轴度和罗德角参数对损伤演化的共同影响,适用于复杂的应变路径和应力状态。最后,评述了非耦合韧性断裂准则在铝合金、镁合金和钛合金等航空金属材料中的发展现状和典型应用,展望了韧性断裂准则的发展趋势和研究方向。非耦合韧性断裂准则需针对先进结构金属材料的变形特点,综合考虑应力状态、应变速率、温度及各向异性等对损伤断裂的作用,使其具有更好的普适性和预测精度。     

航空发动机附件机匣轴承失效故障复现试验

针对航空发动机在飞行时附件机匣的深沟球轴承发生铆钉断裂、沟道剥落2种失效故障,为了定位故障原因,开展了2 套轴承外圈沟道预损伤及4套轴承铆钉断裂的轴承失效故障复现试验。结果表明：轴承故障失效时序为外圈沟道由于表面损伤 先产生表面疲劳剥落,然后引发铆钉断裂;结合轴承的原材料、设计、工艺、质量及其在机匣上安装使用情况等的复查结果与轴承 拆卸试验结果,确定轴承拆卸工艺不当是产生外沟道表面损伤的主要原因。采用轴承内圈拆卸工艺后可有效避免拆卸过程中的 轴承沟道损伤,从而预防此类故障的发生。     

重型燃气轮机压气机第一级转子叶片断裂分析

为了明确某燃气轮机压气机第1级转子叶片在工作过程中断裂失效的性质和产生原因,通过外观检查、断口分析、表面检查、成分分析、组织检查、硬度测试和强度计算等手段进行分析。结果表明:故障叶片为疲劳断裂;在工作过程中叶尖与机匣处理环异常碰摩,使叶片承受非正常冲击载荷是导致故障叶片产生疲劳裂纹的主要原因;榫齿出现微动磨损及其未进行喷丸强化对裂纹萌生起促进作用。提出了对叶片榫齿工作面进行喷丸表面强化,控制合理的叶片与机匣处理环之间的间隙的改进建议,避免类似故障发生。     

中介机匣支柱尾迹效应诱发的高压压气机进口导叶共振现象在多级环境下的数值研究

为了解决某型燃气轮机高压压气机在进行数个小时试验后出现的悬臂式进口导叶断裂故障,以中介机匣与高压压气机进口级作为研究对象,采用约化方法在故障发生工况下进行了非定常数值模拟,得到了该工况下中介机匣内部的流场演化情况与作用在进口导叶叶身上的非定常气动力变化规律,结合叶片模态分析,对引起进口导叶疲劳断裂的原因进行了研究。结果表明：中介机匣支柱的尾迹效应是进口导叶受到周期性激励的主要原因。在故障发生工况下,钝体支柱流动尾迹的周期性激励频率与叶片自身一阶固有频率接近,导致高压压气机进口导叶产生共振,从而引起了叶片的疲劳断裂。     

歼七E型飞机前襟拉杆耳环断裂及预防

本文针对部队发生有前襟拉杆断裂故障,对前襟拉杆断裂的故障原因进行了充分的理论分析和试验验证,找出了原拉杆在设计结构形式、材料、工艺方面的缺陷,提出了用标准关节轴承代替杆端关节轴承、以30CrMnSiA代替38CrMoAlA等改进设计方案,大大提高了其抗疲劳性、抗腐蚀性和维护性,彻底解决了拉杆断裂的故障,并确保了新设计的前襟操纵拉杆与机体同寿,在我国歼击机前、后缘机动襟翼操纵系统设计上处于领先地位,并达到世界同类飞机水平。     

驾驶杆支撑耳片断裂的可修复性分析与实施

驾驶杆手柄上的模态切断开关修复困难,整体换新成本巨大。分析了模态切断开关耳片断裂原因,对耳片进行受力分析和强度分析,制定了新的修复方案,重新固定耳片和装配加强片后,无变形和断裂现象,满足设计使用要求。     

一种基于损伤机制的刻痕膜片断裂行为数值计算方法

针对刻痕膜片结构的断裂问题,提出了一种适合拉剪混合断裂模式修正的(Gurson-Tvergaard-Needleman,GTN)模型,在屈服势中使用孔洞体积分数和剪切损伤变量分别表征拉伸和剪切损伤机制引起的材料刚度下降及失效过程,建立了两个损伤参数率形式的累积方程.基于ABAQUS的用户子程序开发出双损伤变量GTN损伤...     

不同热处理合金钢JR阻力曲线的测定与分析

本文介绍JR阻力曲线的测定办法,并对不同热处理合金钢进行了实测。应用所得JR阻力曲线对合金钢的断裂韧度的评定表明了热处理工艺的影响。     

异态TC17钛合金线性摩擦焊接头微观组织与断裂韧性研究

根据钛合金双性能整体叶盘制造的需要,研究了异态(双态组织与网篮组织)TC17钛合金线性摩擦焊接头的微观组织与断裂韧性。结果表明,接头焊合区(WZ)为剧烈破碎的含亚稳定相细晶组织,热力影响区(TMAZ)为热塑性变形组织,且部分初生α_p相发生了溶解。焊态接头WZ与TMAZ的断裂韧性与母材相比有较大幅度降低,产生了明显的脆性倾向,而焊后退火热处理可使接头中的亚稳定相分解并形成平衡态α+β组织,可在一定程度上缓解接头的脆性倾向。     

解密失效探索真谛——记著名机械装备失效分析预测预防专家、工程院院士钟群鹏

他是一位年过七旬的老教授、北京航空航天大学学术委员会主任。数十年来,一直奋斗在机械装备失效分析和预测预防的最前沿。先后主持或参加过500多次包括航空航天装备在内的机电装备重大失效事故分析、诊断和预防决策,其中60余项为重大项目,取得了重大的社会、军事和