含缺陷涡轮盘的实际使用寿命计算方法

任远; 张成成; 高靖云; 李颖

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含缺陷涡轮盘的实际使用寿命计算方法

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粉末冶金工艺流程中引入的微缺陷在循环载荷作用下易成为疲劳裂纹萌生点,导致涡轮盘实际使用寿命低于设计使用寿命从而引发灾难性事故.在目前工艺水平无法完全避免粉末冶金缺陷的情况下,为保证我国商用航空发动机能够取得适航认证并进入国际市场,发展并建立含缺陷涡轮盘的实际使用寿命计算方法是十分必要的.在有限元应力分析基础上,根据裂纹附近的周向拉伸应力计算应力强度因子;然后依据Pairs公式,采用逐次循环累加的方式逐步更新裂纹长短轴与裂纹中心坐标来模拟裂纹扩展过程,最后以临界断裂韧度为失效判据建立了含缺陷涡轮盘的实际使用寿命计算方法.以含缺陷一级涡轮盘为对象的实例分析表明,该方法能够根据超声波探伤检测结果计算出含缺陷涡轮盘在发生破裂前的实际使用寿命,以及缺陷形状、尺寸及应力强度因子随飞机起落循环数的变化曲线.使用三维有限元裂纹扩展模拟进行了校核计算,发现本文方法得出的寿命结果偏于保守(相对误差2.82％),且计算效率方面有明显优势.

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来源
《科学技术与工程》 |2016年第12期|149-156|共8页
作者
任远; 张成成; 高靖云; 李颖;
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作者单位

中航商用航空发动机有限责任公司,上海商用飞机发动机工程技术研究中心,上海200240;

中航商用航空发动机有限责任公司,上海商用飞机发动机工程技术研究中心,上海200240;

中航商用航空发动机有限责任公司,上海商用飞机发动机工程技术研究中心,上海200240;

中航商用航空发动机有限责任公司,上海商用飞机发动机工程技术研究中心,上海200240;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类疲劳与断裂;疲劳理论;
关键词
粉末合金; 涡轮盘; 裂纹扩展; 寿命计算;

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