鎳基單晶葉片榫頭的斷裂特性及接觸性能的影響因素研究.pdf

1、鎳基單晶渦輪葉片接觸區(qū)的斷裂事故直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能,先進(jìn)的渦輪葉片設(shè)計(jì)技術(shù)將有利于提高我國(guó)民用及軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。因此研究鎳基單晶高溫合金渦輪葉片的接觸性能,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命具有重大理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用試驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合,宏觀和微觀相結(jié)合的研究方法,分析了榫頭/榫槽接觸處裂紋的斷裂特性,討論了榫頭/榫槽接觸表面摩擦系數(shù)和配合間隙對(duì)接才觸性能的影響。
　　1.建立了葉片榫頭的三維模型,計(jì)算了

2、各向同性、{001}、{011}、{111}取向下裂紋尖端的Mises應(yīng)力和分切應(yīng)力,并預(yù)測(cè)了裂紋尖端的擴(kuò)展趨勢(shì)。結(jié)果表明,裂紋尖端在{001}、{011}、{111}取向下的擴(kuò)展開裂角分別為45°,54.7°,90°,證明鎳基單晶葉片榫頭的裂紋是沿著特定滑移帶矢量方向呈鋸齒狀向前擴(kuò)展的。
　　2.對(duì)試車后產(chǎn)生裂紋的渦輪葉片進(jìn)行宏觀和微觀觀察與分析。結(jié)果表明:渦輪葉片榫頭第一榫齒根部靠近排氣邊的位置屬于高應(yīng)力區(qū),最易出現(xiàn)裂紋;葉片

3、的裂紋斷口表現(xiàn)出明顯的疲勞斷裂特征,屬于疲勞斷裂;裂紋呈鋸齒形向前擴(kuò)展,斷裂形成的各個(gè)平面均呈50°左右的夾角,與模擬計(jì)算的結(jié)果相吻合。
　　3.建立了葉片榫頭和榫槽的接觸模型,計(jì)算了{(lán)001}、{011}、{111}取向下摩擦系數(shù)為0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0時(shí)的接觸應(yīng)力和疲勞壽命,總結(jié)了接觸應(yīng)力和疲勞壽命隨摩擦系數(shù)的變化規(guī)律;提出了{(lán)001}取向接觸區(qū)的摩擦系數(shù)與對(duì)數(shù)疲勞壽命的三次曲線關(guān)系,為接觸表面的設(shè)計(jì)制造提