航空發(fā)動(dòng)機(jī)榫連接結(jié)構(gòu)微動(dòng)疲勞壽命研究.pdf

1、被稱(chēng)為“工業(yè)癌癥”的微動(dòng)損傷廣泛存在于機(jī)械構(gòu)件的各種緊密配合件中,而榫連接結(jié)構(gòu)中的微動(dòng)疲勞失效則是航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障高發(fā)的原因之一。由于微動(dòng)疲勞的影響因素眾多,目前在試驗(yàn)和理論各方面對(duì)微動(dòng)疲勞的研究還不是很成熟。因此,開(kāi)展榫連接結(jié)構(gòu)的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)與壽命技術(shù)研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文采用試驗(yàn)與理論相結(jié)合的研究方法,進(jìn)行了大量的微動(dòng)疲勞試驗(yàn),并根據(jù)目前微動(dòng)疲勞理論的最新研究成果,對(duì)微動(dòng)疲勞損傷理論及壽命技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了

2、深入研究。
　　首先,基于臨界平面理論和微動(dòng)促進(jìn)了裂紋萌生和早期擴(kuò)展的損傷機(jī)理,定義了一種微動(dòng)損傷參量CSE(considering the multi-factor in the calculating of the Strain Energy),提出了微動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型,開(kāi)展了微動(dòng)疲勞壽命的定量化研究。參量CSE考慮了幾何特性、材料特性、載荷特性和表面狀況等微動(dòng)疲勞影響因素,不僅能夠表征微動(dòng)損傷中的能量耗散,而且可以解釋微動(dòng)

3、疲勞現(xiàn)象中特有的接觸特征。微動(dòng)疲勞壽命CSE預(yù)測(cè)模型包含了材料普通疲勞特性,待定參數(shù)較少,適用于合金材料連接結(jié)構(gòu)的微動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)。
　　其次,基于封閉力系框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以疲勞試驗(yàn)機(jī)為平臺(tái),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套微動(dòng)疲勞試驗(yàn)裝置,開(kāi)展了鈦合金TC11與TC11接觸、單晶高溫合金DD3與粉末高溫合金FGH95接觸以及定向凝固高溫合金DZ125與FGH95接觸三種不同材料配對(duì)的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)研究,得到了相關(guān)的微動(dòng)疲勞規(guī)律。微動(dòng)疲勞試驗(yàn)研究表

4、明:法向載荷的加載穩(wěn)定,試驗(yàn)成功率高和可操作性強(qiáng),所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置性能良好;微動(dòng)疲勞顯著降低了材料的疲勞性能和疲勞壽命;法向載荷和軸向載荷對(duì)微動(dòng)疲勞壽命均有影響,其中軸向載荷是微動(dòng)疲勞壽命最主要的影響因素。
　　最后,將微動(dòng)疲勞壽命的理論和試驗(yàn)研究相結(jié)合,開(kāi)展了相關(guān)的數(shù)值分析研究,對(duì)各向同性材料和各向異性材料微動(dòng)疲勞裂紋的萌生位置和方向以及壽命預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證和對(duì)比,探討了不同材料的微動(dòng)損傷規(guī)律及損傷機(jī)理。研究表明:鈦合金試驗(yàn)件以