定向凝固渦輪葉片持久性能試驗研究與分析.pdf

1、渦輪葉片是航空發(fā)動機上極其重要的渦輪轉子部件，承受著機械離心力及其彎矩、氣動力及其彎矩、高溫熱負荷及振動負荷等復雜載荷的作用，素有“王冠上的明珠”之稱，它的壽命直接決定了航空發(fā)動機的壽命。為了提高渦輪葉片持久壽命設計參數選取和設計方法的可靠性，迫切需要對渦輪葉片的壽命進行精確預測和估計。本文基于某航空科學基金項目的需要，對渦輪葉片材料的持久性能進行了試驗研究和理論分析。 首先，參照部頒標準規(guī)定的試件形狀及試驗加載方式，采用材料力

2、學的方法設計試件形狀大小。根據渦輪葉片的形狀和實際試件在葉片上的取材位置，設計試件加工所需的胎具，在數控機床上進行線切割加工獲得與葉片工作性質等效的模擬試件，并測量試件的實際尺寸。 然后，根據標準試件的持久強度對實際試件加載，在MTS810液壓伺服材料試驗機上進行持久壽命試驗，同時在試驗設備上下加設傳感器，獲得試驗過程中試件蠕變的過程數據。同時給出相同名義應力下標準試件的持久壽命，以便與試驗結果進行對比。 最后，采用θ-

3、Concept Project方法對標準試件試驗數據進行回歸處理，進而得到相關的Norton蠕變參數。應用ANSYS有限元軟件，對實際試件建模進行有限元分析，獲得實際試件的真實應力分布情況。根據標準試件的持久壽命方程，通過有限元方法計算最小截面處最大應力來預測持久壽命，并與試驗結果、標準試件持久壽命進行比較和分析。 通過試驗研究發(fā)現，與標準試件比較，相同名義應力下模擬試件的持久壽命大為降低，其中有孔試件持久壽命降低的幅度更大。通