各向异性单晶叶片强度寿命研究—第Ⅱ部分:实验研究

单晶叶片技术是提高航空发动机及地面燃气轮机性能、寿命及可靠性的关键技术之一，但单晶材料机械、力学性能的各向异性特性制约了其发展和应用，对其工程应用及应用的理论基础提出了挑战。课题组开展了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。包括：建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法；进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验及蠕变试验，这些实验数据及由其反映的单晶中、高温各向异性特性对单晶材料的应用具有重要意义。此外还进行了某种单晶叶片的实验研究。作为上述研究的应用，对某发动机单晶涡轮叶片进行了强度分析和寿命预测。本文这一部分介绍试验研究工作，本构模型及其应用已在本文第I部分作了介绍。     

基于微胞体划分的三维编织复合材料有效力学性能分析

对三维编织复合材料的编织工艺和材料细观结构进行了深入的分析,提出一种微胞体划分技术,细观结构复杂的单胞体被划分为两类结构简单的微胞体有规则的集合;对每类微胞体分别求出其各自的等效弹性性能,不同的微胞体在有限元分析中被认为是不同的均质材料,建立了基于微胞体划分技术下的三维有限元分析方法;对三维四步1×1矩形编织复合材料的有效力学性能进行了预测,结果与实验吻合较好。     

发动机高温结构隔热涂层的力学特性

介绍了发动机涡轮导向叶片隔热层的力学特性;涂层材料的物理性能以及基体材料在各种温度条件下与涂层的匹配;涂层在抗热震性方面的能力;涂层与基体材料组合结构的寿命失效模型,试验结果证明,隔热涂层对叶片具有良好的保护作用,对提高叶片工作温度和使用寿命很有好处。     

齿轮旋翼传动系统动态固有特性识别

通过对齿轮旋翼传动系统进行理论分析,在运转的条件下进行实验测定和在线识别,指出由于旋翼的非线性耦合作用,使得带有旋翼的齿轮传动系统具有不同于其它齿轮系统的特有特性,即动态特性随转速的不同而发生变化,并得到了其变化规律。     

喷射沉积 SiCp/LY12 复合材料的拉伸性能

研究了喷射沉积SiCp/LY12复合材料的室温及高温拉伸性能。体积分数为15%的复合材料经热挤压和热处理后,室温弹性模量、抗拉强度和屈服强度均有提高,但延伸率下降,高温抗拉强度和弹性模量则显着提高。分析了复合材料室温拉伸性能实验值与理论值的差异,讨论了孔隙率和颗粒分布对拉伸性能的影响。     

高温氩气传导特性实验研究

给出了利用壁稳电弧等离子体装置对ＬＴＥ高温氩气传导特性进行实验研究的方法和结果。结果表明在１００００Ｋ以上。本实验和Ｙｏｓ理论有大的差别，在１３７００Ｋ时前者的热传导系数比后者高很多。测量误差分析表明，本文的实验测量是可信的。因此，实验上严格和完善实验研究方法，理论上深入研究相互作用势仍然是一项艰苦的任务。     

湿热谱老化对复合材料层压板强度的影响

通过湿热谱老化试验,研究了湿热谱老化对复合材料层压板拉伸和冲击后压缩（CAI）强度的影响。试验结果表明,湿热老化引起严重的强度降,特别是冲击后压缩强度。老化后损伤面积不扩展或扩展很小。     

Sb的添加对TiAl基合金综合性能的影响

研究了Ｓｂ的添加对ＴｉＡｌ基合金室温和高温性能的影响。试验发现，Ｓｂ的添加能够使ＴｉＡｌ基合金室温力学性能得到显著的改善，抗高温氧化能力明显提高。同时，不降低合金的高温力学性能。ＴＥＭ观察发现，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金可形成大量变形孪晶。在氧化性气氛中长期加热，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金表层形成一层致密Ａｌ２Ｏ３膜。     

碳纤维/聚苯硫醚复合材料复合工艺及力学性能的研究

 对连续碳纤维增强聚苯硫醚复合材料进行了复合工艺及力学性能的研究。研制出了制备碳纤维/聚苯硫醚复合材料预浸带的悬浮-熔融法、并优化了模压工艺条件;测定了力学性能,观察了断口形貌。结果表明:聚苯硫醚树脂与碳纤维之间有很好的粘接性、纤维得到了充分的浸润。     

轴向预紧端齿连接转子的动力特性分析

建立了用有限元子结构模态综合法进行轴向预紧端齿连接转子动力特性分析的公式系统。重点阐述如何考虑端齿及变轴力的影响, 如何获得变轴力端齿梁元的性质矩阵和建立变轴力端齿梁元及系统的运动方程。