含缺陷涡轮盘的实际使用寿命计算方法

摘要：

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.

关键词：粉末合金、涡轮盘、裂纹扩展、寿命计算

所属期刊栏目：16

分类号：V231.95;O346.2(航空发动机（推进系统）)

资助基金：上海市“引进技术消化与吸收”专项资金12XI-04;上海科委科研计划项目13DJ1400200

在线出版日期：2016-06-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：149-156