缺口對TC4高循環(huán)疲勞強(qiáng)度的影響及預(yù)測方法研究.pdf

1、葉片外物損傷（Foreign Object Damage，F(xiàn)OD）是航空發(fā)動機(jī)使用中的常見問題，容易引發(fā)葉片的高循環(huán)疲勞（High Cycle Fatigue，HCF）斷裂失效，影響航空發(fā)動機(jī)使用的安全性、經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)備完好性。缺口是葉片F(xiàn)OD的主要表現(xiàn)形式之一，研究不同幾何特征的加工缺口對葉片材料HCF強(qiáng)度的影響規(guī)律和發(fā)展準(zhǔn)確的缺口疲勞強(qiáng)度預(yù)測方法，對深入認(rèn)識FOD對葉片材料HCF強(qiáng)度的影響規(guī)律和發(fā)展設(shè)計(jì)預(yù)測方法具有重要的指導(dǎo)作用。本眼

2、前就主要內(nèi)容包括：
　　⑴對加工缺口和FOD的關(guān)系及缺口HCF試驗(yàn)和疲勞強(qiáng)度預(yù)測方法方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧和綜述。結(jié)果表明：FOD一定程度上可以等效為具有某一應(yīng)力集中系數(shù)的缺口；國內(nèi)外研究中缺口幾何與HCF強(qiáng)度之間的關(guān)系仍缺乏系統(tǒng)的研究；缺口的HCF強(qiáng)度預(yù)測方法有待進(jìn)一步的研究。
　?、崎_展了TC4鈦合金的單拉試驗(yàn)、光滑試樣和具有不同幾何尺寸缺口試樣的HCF試驗(yàn)研究。對HCF失效斷裂的試樣進(jìn)行了斷口分析，結(jié)果表明：H

3、CF強(qiáng)度均隨著缺口底部半徑的增加而增大，且基本呈線性的規(guī)律；缺口深度對HCF強(qiáng)度的影響存在一個臨界值，缺口深度在臨界值左右時與HCF強(qiáng)度的相關(guān)性大小不同；缺口張角在0°~90°之間變化時對TC4缺口HCF強(qiáng)度幾乎沒有影響，當(dāng)缺口張角超過90°時，缺口疲勞強(qiáng)度隨著張角增加逐漸增大。在一定的缺口幾何區(qū)間內(nèi)，單純用Kt描述HCF強(qiáng)度的嚴(yán)重程度是不合理的；不同幾何條件下的HCF失效斷口表面的疲勞萌生源的位置以及擴(kuò)展的激烈程度都有所差異。

4、　?、腔趥鹘y(tǒng)疲勞缺口系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式、臨界距離理論和最弱環(huán)理論對缺口的HCF強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測、修正并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，結(jié)果表明：傳統(tǒng)疲勞缺口系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式對多數(shù)TC4缺口HCF強(qiáng)度具有較好的預(yù)測結(jié)果，Neuber公式的預(yù)測結(jié)果好于Peterson公式。臨界距離并不只是材料的基本參數(shù)，而是一個和缺口幾何相關(guān)的量；基于缺口根部半徑修正之后的臨界距離能夠很好的預(yù)測缺口的HCF強(qiáng)度，預(yù)測結(jié)果均在試驗(yàn)結(jié)果的±10％誤差帶內(nèi)，且大多數(shù)預(yù)測結(jié)果在5%誤