断裂力学在涡喷6发动机一级涡轮盘舌槽底裂纹分析中的应用

断裂力学在涡喷6发动机一级涡轮盘舌槽底裂纹分析中的应用

一、应用断裂力学方法分析涡喷—6发动机一级涡轮盘榫槽槽底裂纹(论文文献综述)

李岩,冯永志,丁继伟,石多奇[1](2020)在《Franc3D裂纹扩展计算中初始裂纹的参数确定》文中认为为了准确预测含裂纹轮盘的剩余寿命,结合裂纹扩展计算的一般流程,从强度分析的角度出发,探讨了燃气轮机涡轮盘裂纹关键位置选择、初始裂纹尺寸及形状的确定和选择问题,为涡轮盘裂纹扩展数值模拟及危害性分析工作奠定基础。

张晓颖[2](2020)在《航空发动机涡轮盘的寿命与可靠性分析》文中研究说明涡轮盘是航空发动机上用于安装和固定叶片以传递功率的零部件,承受着高温、高压、高转速工作环境下的复杂载荷,其中不仅包括自身产生的离心力和热应力作用,还包括叶片在燃气推动下运转所产生的离心力、振动等载荷。国内对于航空发动机涡轮盘在运行过程中存在多故障、不确定性、强度退化等难点问题上,依旧需要大量的研究。因此,针对诸多不确定性因素、强度退化和疲劳损伤累积等问题,开展疲劳寿命预测和可靠性研究,建立适用于更多复杂装备寿命和可靠性的分析方法,对于减少航空发动机运行过程中破坏性故障的发生,具有重要的科学价值和研究意义。本文在航空发动机涡轮盘疲劳寿命预测与可靠性分析方法研究的基础上,对其中存在的若干难点问题进行了以下研究:(1)利用贝叶斯理论对高压涡轮盘疲劳寿命预测中的诸多不确定性因素进行量化分析。在利用疲劳寿命预测模型进行航空发动机涡轮盘的寿命预测中,伴随材料参数以及模型参数的引入,往往会增加多源不确定性,本文利用贝叶斯理论,结合试验数据、仿真数据和专家经验等信息,量化了寿命预测过程中存在的这些不确定因素。(2)基于强度退化的损伤累积模型的建立。本文探讨了7070-T7451铝合金、45号钢、16Mn钢材料强度退化规律和疲劳损伤累积模型,对比评估了三种模型的寿命预测结果,并在此基础提出了同时引入疲劳损伤参数A和疲劳损伤指数d的改进Corten-Dolan模型,最后根据已有试验数据验证了新提出模型的有效性。(3)基于模糊理论和层次贝叶斯理论的涡轮盘寿命周期内的应力信息融合。针对航空发动机高压涡轮盘寿命数据存在小子样的特征,基于层次贝叶斯理论量化各个阶段不确定性,利用模糊理论融合了试验应力信息和仿真所得应力信息,获得高压涡轮盘薄弱环节在最大转速下的应力分布。(4)基于结构特征量的涡轮盘可靠度计算。在对涡轮盘强度退化规律进行量化和对多种应力信息进行融合的基础上,结合应力-强度干涉模型计算了复杂载荷下航空发动机涡轮盘的可靠度。

薛志远,胡晓安,饶国锋[3](2019)在《涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究》文中研究表明基于有限元软件ABAQUS/Franc3D,对某型航空发动机涡轮盘在热-机械载荷作用下的疲劳裂纹扩展规律进行研究。首先,进行涡轮盘网格无关性验证以保证计算精度;其次,针对涡轮盘进行导热分析以确定温度分布;再次开展了热-力载荷联合作用下的应力应变计算、静强度校核;最后,计算了中心孔处疲劳裂纹扩展参量以及疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:该涡轮盘在最大转速状态下静强度满足要求,中心孔区域为应力集中危险点。裂纹尖端温度变化速率随着裂纹的深入而增加,导致了裂纹尖端应力场的扰动,裂纹由I型模式转为I/II混合模式。疲劳裂纹扩展寿命预测结果偏于危险,但可为涡轮盘损伤容限设计提供依据。

张超[4](2019)在《某高压涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展特性研究》文中研究指明本文以某型涡扇发动机高压涡轮盘为研究对象,通过疲劳裂纹萌生寿命仿真、疲劳裂纹扩展仿真与疲劳试验相结合,研究了某高压涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展等特征。主要研究工作如下:(1)利用疲劳分析有限元软件计算涡轮盘疲劳萌生寿命。基于有限元仿真对涡轮盘进行应力状态分析,其中等效应力云图显示偏心孔内应力最大,因此确定了偏心孔为需要考核的危险部位。然后介绍了空一所从真实轮盘上切取材料而制成的标准试样的疲劳试验,标准试样共有5种应力状态,总共完成了43件试棒的疲劳试验。试验结束后对每件试样进行断口分析,反推出试样的萌生寿命,从而获得了标准试样的应力-萌生寿命数据。最后,将轮盘仿真的有限元结果和标准试样的应力-萌生寿命数据作为输入导入疲劳分析软件,进行计算后可以得到涡轮盘偏心孔处最小裂纹萌生寿命。(2)利用裂纹扩展有限元软件计算涡轮盘疲劳裂纹扩展寿命。在断裂力学软件FRANC3D中利用子模型技术,在偏心孔内的最大应力点处插入了长为0.76mm的工程初始裂纹,然后计算出了应力强度因子,确定了裂纹扩展模型、扩展方向以及失效判据。最终得到了裂纹长度、循环次数、应力强度因子的变化历程,同时也给出了涡轮盘偏心孔处扩展寿命的计算值。(3)利用旋转试验器开展涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展试验。试验中通过偏心孔内壁面处定期的荧光检测和渗透检测,记录了裂纹发展情况;在轮盘破裂后,通过疲劳断口扫描电镜观察,获得了裂纹扩展特征,并且根据Pairs公式进行断口反推获得了涡轮盘疲劳萌生寿命、裂纹扩展寿命的试验值。结果表明:疲劳萌生寿命预测结果均在合理范围以内,仿真能够实现对疲劳裂纹萌生寿命的分析与预测;裂纹扩展仿真计算与试验结果在裂纹扩展源区位置、扩展方向、前沿扩展历程等均具有较好的对应关系,裂纹扩展长度变化在初期基本符合,后期试验结果略小于仿真值,但是总体变化趋势保持一致。本文结合疲劳试验技术和仿真分析方法开展了相关的研究,希望为后续研究提供参考。

周枭[5](2019)在《某小型大涵道比发动机涡轮叶片寿命预测》文中提出现代航空已经进入了相对成熟的阶段,其中发展较为迅速的新兴产业就是通用航空。通用航空的迅速崛起也推动了小型飞机的普及过程,而与之相匹配的动力装置小型大涵道比发动机也在民航领域备受关注。涡轮部件是飞机主要的动力来源,和压气机、燃烧室共同组成核心机。其工作环境是极其恶劣的,直接和燃烧室所排出的高温燃气相接触,承受温度交变和应力交变。因此,对涡轮叶片的寿命进行估计是发动机性能研究的重点内容之一。本文结合实际条件,选择已有材料数据较多的某小型大涵道比发动机为研究对象,首先利用两种工具对飞行循环数据进行处理。第一种是基于部件之间逻辑关系建立的发动机数学整机模型,结合雨流计数法可以得到循环转速谱和涡轮进口处温度谱。第二种方法是利用有限元软件模拟涡轮叶片流热固的耦合情况,即对流体力学、热力学和固体静力学三者同时进行研究分析。根据涡轮叶片实际三维参数在Solideworks中建立叶片三维模型,再基于数学模型给出的进出口条件,对实际运行下涡轮的性能参数变化进行模拟。最后将模拟得到的数据带入到涡轮叶片寿命预测的模型,对涡轮叶片的疲劳寿命、蠕变寿命和疲劳/蠕变寿命进行计算。最终得到一次循环下该小型大涵道比发动机涡轮叶片疲劳/蠕变寿命。估算出该小型大涵道比发动机涡轮叶片疲劳/蠕变寿命的值为6288次循环、11947.2小时,该数据可以为发动机叶片的检查周期提供参考。

李岩,冯永志,杜伟[6](2019)在《孔边缘单侧裂纹应力强度因子计算方法》文中提出针对榫槽底部冷气孔边缘含宏观裂纹的燃气轮机轮盘能否继续服役问题,从断裂力学的角度,利用workbench软件,采用相互作用积分法,验证了典型的孔边单侧裂纹承受拉力情况下应力强度因子的计算精度,模拟了某MW级燃气轮机涡轮盘榫槽底部冷却孔边缘含单侧裂纹的应力强度因子。结果表明:基于workbench的相互作用积分法计算应力强度因子的误差不大于8%,可满足工程计算使用;某MW级燃气轮机涡轮盘榫槽底部冷却孔边缘单侧裂纹的应力强度因子最大值在靠近冷气孔内壁处的裂纹前缘,该位置裂纹最先扩展和破裂。同时,获得了一种适用于工程上的裂纹断裂参量计算方法,为含裂纹构件视情服役提供了理论依据。

苏运来[7](2018)在《双辐板盘典型应力特征概率寿命模型及寿命可靠性自动优化设计方法》文中研究说明随着科学技术的发展,人们对航空发动机的性能和可靠性提出了更高的要求。双辐板涡轮盘作为一种先进航空发动机的关键技术,能够有效提高航空发动机的性能并减轻其重量。然而目前关于双辐板涡轮盘结构设计和疲劳分析的研究很少。且针对涡轮盘典型应力特征的高温合金概率寿命预估精度不甚理想,如无法有效考虑因载荷不对称而出现的平均应力效应、几何不连续而产生的缺口效应以及大危险体积造成的尺寸效应等对结构疲劳寿命的影响。因此本文将基于高温合金的双辐板涡轮盘作为研究对象,开展了综合考虑平均应力效应、缺口效应及尺寸效应对疲劳寿命影响的概率寿命模型、寿命可靠性自动优化设计方法和弹塑性等寿命模拟试件设计方法的研究。首先,基于平均应力/平均应变对疲劳寿命影响的分析,注意到材料和载荷水平均对平均应力效应有不可忽视的影响,从而提出了可以有效考虑这两种因素的修正Walker应力寿命模型和新应变寿命模型;其中修正Walker应力寿命模型成功地预测了5种航空发动机常用材料的9组光滑试棒的疲劳寿命,其误差的均值和标准差均为所有对比模型中最小;新应变寿命模型对两种材料光滑试棒的寿命预估结果均在2倍分散带内,对GH4133材料的光滑试棒和中心孔试件的最大预估误差为-3.67%;两种寿命模型均展示了很好的考虑平均应力效应的疲劳寿命预估能力,同时通过对这两种模型的进一步分析发现,载荷越小、应力比越大,平均应力效应越明显。其次,通过研究循环应力应变曲线的非线性响应与疲劳寿命之间的内在关系,提出以首次加、卸载过程中循环应力应变曲线偏离弹性线的面积为塑性应变能损伤参量,并将其发展为等效塑性应变能损伤参量以考虑平均应力效应的影响,从能量的角度建立了适用于小缺口件中短寿命预估的塑性应变能寿命模型;随后拓延提出其概率寿命预估模型以考虑材料、载荷、尺寸等随机因素,尤其是循环应力应变曲线分散性对疲劳寿命的影响;先采用塑性应变能寿命模型对8组光滑试棒和2组涡轮盘模拟试件进行了疲劳寿命分析,结果显示对光滑试棒塑性应变能寿命模型与修正Walker应力寿命模型的预估结果难分伯仲,但塑性应变能寿命模型对模拟试件的预估误差仅有3.0%左右,明显优于其他模型;采用塑性应变能概率寿命模型对上述2组涡轮盘模拟试件进行可靠性分析,数值模拟结果与试验寿命的分布趋势一致,给定可靠度下预估概率寿命最大误差在-26.0%以内,精度较高;此外,通过灵敏度分析发现,循环应力应变曲线分散性尤其是塑性分量的分散性对疲劳寿命分散性影响很大,不可忽视。再次,通过对疲劳缺口效应和尺寸效应的研究,发现缺口效应本质上也属于广义尺寸效应,而Weibull串联系统理论则可以较好地解释广义尺寸效应;分析对比了三参数Weibull分布与对数正态分布各自特点,发现Weibull分布能更好地描述疲劳寿命的分布,从而在相同材料不同应力水平下疲劳寿命分布相似的假设下建立了可以描述任意应力水平下疲劳寿命分布特性的三参数Weibull统一分布模型;基于“等概率寿命,等损伤”的基本思想,提出了将缺口附近任意应力、应力比下的小单元在损伤相等的意义下转化为目标应力、目标应力比下的等效体积的方法,并在其基础上建立了可以同时考虑平均应力效应、缺口效应和尺寸效应的等效体积概率寿命分析方法;该方法对10组FGH96材料缺口棒试件的中位寿命预估结果基本都在2倍分散带内,对160件不同缺口类型、不同温度、不同厚度和不同载荷水平下的涡轮盘模拟试件的概率寿命预估误差的均值和标准差均为所有对比模型中最小,具有较强的概率寿命预估能力和较好的稳定性。然后,分析了涡轮盘常见失效形式和静强设计准则,在等效体积概率寿命分析方法的基础上,提出并建立了基于ANSYS-MATLAB双平台的双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性自动优化设计方法和平台,并通过修正三参数Weibull统一分布模型近似等效地考虑了应力疲劳试验数据、循环应力应变曲线、载荷及尺寸等随机因素对疲劳寿命分散性的综合影响,对某双辐板涡轮盘进行了寿命可靠性高效自动优化设计,结果显示双辐板涡轮盘5个危险部位中有3个部位接近概率寿命设计下限,其余2个部位也距设计下限较近,从而基本实现了双辐板涡轮盘的等概率寿命设计,并在单辐板盘设计准则的基础上给出了适用于双辐板涡轮盘优化设计的应力安全系数建议值。最后,提出了以最危险点Von-Mises等效应力、最大等效应力梯度和危险等效体积为相似条件的弹塑性等寿命模拟试件设计准则,并提出采用峰值载荷不变、以调整载荷比补偿的形式使模拟试件与辐板内腔之间危险体积相等的方法,对寿命可靠性优化后的双辐板涡轮盘辐板内腔考核部位进行了模拟试件设计,最终设计所得模拟试件与辐板内腔在Ps=500.%和Ps=99.87%时的概率寿命均基本相同,保证了两者的寿命相似性。

邹煜申[8](2018)在《含硬α夹杂钛合金轮盘疲劳裂纹扩展特性研究》文中研究表明航空发动机适航条例规定对转子限寿件必须进行损伤容限评估。本文以含硬α夹杂钛合金轮盘为研究对象,结合高速旋转台低循环疲劳裂纹扩展试验与三维裂纹扩展有限元仿真分析,开展钛合金轮盘裂纹扩展特性研究。主要研究工作如下:(1)钛合金轮盘试验件的设计与制备。提出硬α夹杂制备方法及埋藏方法,确定硬α夹杂埋藏位置,利用有限元分析方法按照要求确定低循环疲劳试验载荷,获得试验件应力状态分布,尤其是夹杂埋藏处附近的应力状态。分析发现在夹杂埋藏处附近第一主应力为周向应力,且径向、轴向应力较小,因此该区域内裂纹面与轴向平行且向径向扩展的裂纹可近似看作纯Ⅰ型裂纹。(2)利用立式旋转试验器开展钛合金轮盘低循环疲劳试验。通过观察轮盘碎片断口可知,该破裂属于疲劳破坏,是由于在夹杂处萌生裂纹并扩展至临界长度而导致的。利用光学显微镜观察断口得到断口宏观形貌及其特征尺寸、面积等信息;利用电子能谱仪分析断口表面成分组成;利用扫描电子显微镜观察得到断口微观形貌,包括疲劳条带间距等信息,并以此进行断口定量分析,得出裂纹扩展寿命。(3)利用三维裂纹扩展有限元软件仿真计算试验件裂纹扩展速率。根据不同方法确定初始裂纹尺寸,得到不同的裂纹扩展寿命,通过与试验结果及断口分析结果对比得知,利用夹杂区+萌生区面积等效原则确定初始裂纹尺寸比较合理,且仿真分析结果与之具有较好的一致性,也能准确模拟裂纹前沿形态。目前,国内在含硬α夹杂钛合金轮盘疲劳裂纹扩展及损伤容限方面的研究处于起步阶段。本文结合低循环疲劳试验技术和仿真分析方法开展相关研究在国内尚属首次,希望为后续研究提供参考。

颜尚君[9](2018)在《600MW汽轮机末级叶轮载荷特性与轮缘疲劳寿命研究》文中进行了进一步梳理随着汽轮机单机功率的增大,末级叶轮的直径显着增大,末级叶片的长度大幅度增加,从而导致汽轮机末级叶轮槽处受到的离心力也越来越大,汽流在叶片上产生的弯矩大幅度增加,加上末级叶轮处于湿蒸汽区,运行环境极其恶劣,在多种交变载荷的共同作用下,这些区域极易产生疲劳裂纹,甚至有断裂的危险。因此,末级轮盘-叶片结构的安全是电厂安全、稳定生产的前提之一。在汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态分析和疲劳裂纹扩展分析方法中,三维有限元计算方法可以克服其它方法存在的不足。因此,需要探索汽轮机组轮盘叶片结构的三维几何建模与有限元计算方法,为轮盘-叶片结构的可靠性设计和在役机组的缺陷诊断提供指导。本文针对国产600MW汽轮机轮盘-叶片结构,建立其实际尺寸的三维模型,并采用有限元方法对汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态进行分析,对汽轮机末级轮盘-叶片结构进行疲劳裂纹扩展分析。首先,根据动力学原理简化汽轮机叶片结构,提出了一种汽轮机叶片简化建模方法。并采用SolidWorks软件建立了 600MW汽轮机末级轮盘-叶片结构模型,其组成部分包括叶身、拉金、围带和轮盘。然后,用有限元软件ANSYSWorkbench分析了该型机组末级轮盘-叶片的应力分布。经数值模拟发现:最大应力处位于轮盘与叶片的接触区域,应力值己达到塑性变形区域,但未达到屈服极限;轮盘和叶片的最大应力随着转速增加而呈近似线性增加;轮盘与叶片的接触区域既是高应力区域,也是升速过程中应力变化最大的区域;离心力对叶轮应力变化的影响要远大于汽流力。本文的计算结果可以作为汽轮机末级叶轮疲劳寿命预测的依据。最后,采用ABAQUS软件对国产某600MW汽轮机末级轮盘-叶片结构进行裂纹扩展分析,获得了该型机组末级轮盘-叶片结构的应力分布,以及轮缘应力最大处的疲劳裂纹扩展规律。本文研究中考虑了交变汽流力载荷对轮缘疲劳裂纹的影响,在交变汽流力载荷作用下,通过模拟计算获得了 3000rpm和3300rpm两种转速下轮缘最大应力处疲劳裂纹的扩展规律。通过模拟得到了疲劳裂纹扩展循环次数与端面裂纹长度的定量关系曲线,比较了在循环le6次后两种转速工况下裂纹扩展长度,得出如下结论:超速工况下不仅容易造成轮缘裂纹扩展,而且扩展速率较额定转速工况也要快。

刘强[10](2018)在《不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析》文中指出作为飞机的动力装置,航空发动机对飞机的性能和安全性起着至关重要的影响。愈趋严酷的工作条件致使发动机转子部件承受着复杂的工作载荷,这意味着在提高飞机发动机的推重比、燃油使用效率以及发动机总体性能的同时,必须对其主要零部件所具备的可靠性给予足够的重视。作为航空发动机限寿件之一,高压涡轮盘常在高温、高压环境下高转速运转,一旦出现微小裂纹,就可能给飞机造成无法估量的灾难性后果。为了保证航空发动机的安全可靠运行,要求高压涡轮盘必须具有相应的高可靠性。针对上述问题,本论文对某型号航空发动机高压涡轮盘开展了如下研究工作:1)涡轮盘结构疲劳寿命预测中的不确定性量化。高压涡轮盘等热端部件通常在多重不确定因素影响下承受着复杂的工作载荷。这些不确定因素对其疲劳寿命预测与可靠性评估过程起着不可忽视的影响。本论文建立了基于拉丁超立方抽样方法来确定材料属性参数和载荷随机性影响的有限元仿真框架,材料不确定性是通过Chaboche模型与Mason-Coffin方程传递并反馈到结构应力/应变响应。2)涡轮盘的概率疲劳寿命预测与结构可靠性分析。在实际工程当中,高压涡轮盘经常承受着复杂多轴载荷,针对此,基于Fatemi-Socie(FS)模型预测了该高压涡轮盘的疲劳寿命。通过开展耦合多重不确定因素影响的高压涡轮盘结构有限元分析,根据有限元仿真分析结果获得了其概率疲劳寿命,在此基础上,对处于多重不确定因素影响下的高压涡轮盘进行了疲劳可靠性及灵敏度分析。3)考虑载荷相互作用及次序效应的非线性累积损伤模型。高压涡轮盘的工作载荷通常为变幅载荷,考虑到变幅载荷作用下Miner线性损伤累积理论的准确性和适用性并不理想,本论文提出了基于等损伤曲线的新非线性疲劳损伤累积模型。通过引入大量的试验数据及模型对比,验证了所提出模型的准确性与可行性。4)基于累积损伤的涡轮盘疲劳寿命预测与可靠性分析。为了考虑载荷间相互作用效应及其加载次序效应对涡轮盘结构寿命的影响,本论文运用新提出的非线性损伤累积模型预测了高压涡轮盘的疲劳寿命及其疲劳可靠性。

二、应用断裂力学方法分析涡喷—6发动机一级涡轮盘榫槽槽底裂纹(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、应用断裂力学方法分析涡喷—6发动机一级涡轮盘榫槽槽底裂纹(论文提纲范文)

(1)Franc3D裂纹扩展计算中初始裂纹的参数确定(论文提纲范文)

1 裂纹位置确定
2 初始裂纹尺寸设置
3 结论

(2)航空发动机涡轮盘的寿命与可靠性分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡轮盘结构疲劳寿命预测方法
        1.2.2 涡轮盘结构疲劳可靠性分析方法
    1.3 本文研究内容与结构安排
第二章 基于贝叶斯理论的可靠性评估方法
    2.1 Bayes方法的提出
        2.1.1 Bayes公式
        2.1.2 Bayes理论的分析步骤
    2.2 Bayes先验分布
        2.2.1 无信息先验分布
        2.2.2 Jeffreys先验分布
        2.2.3 共轭先验分布
    2.3 Bayes后验分布
        2.3.1 M-H抽样算法
        2.3.2 Gibbs抽样算法
    2.4 可靠度的Bayes估计
        2.4.1 Bayes点估计
        2.4.2 Bayes区间估计
    2.5 本章小结
第三章 基于贝叶斯理论的涡轮盘材料疲劳寿命预测
    3.1 引言
    3.2 涡轮盘疲劳寿命预测方法研究
        3.2.1 基于应力/应变的预测方法
        3.2.2 基于能量的预测方法
        3.2.3 基于临界面的预测方法
        3.2.4 基于断裂力学的预测方法
        3.2.5 疲劳累积损伤理论
    3.3 不确定性下基于贝叶斯理论的模型参数更新
    3.4 本章小结
第四章 考虑强度退化的疲劳累积损伤模型
    4.1 疲劳强度衰减退化规律研究
        4.1.1 剩余强度退化模型
        4.1.2 变幅载荷加载下材料的疲劳强度退化过程
    4.2 引入参数A的 Corten-Dolan理论的适用性验证
    4.3 Corten-Dolan修正模型的建立
        4.3.1 Corten-Dolan修正参数d模型
        4.3.2 增加参数d修正的Corten-Dolan模型
        4.3.3 修正模型的验证分析
    4.4 本章小结
第五章 涡轮盘结构的概率疲劳寿命预测
    5.1 不确定信息的测度及融合方法
        5.1.1 层次贝叶斯理论
        5.1.2 模糊理论
    5.2 涡轮盘有限元分析
        5.2.1 几何模型简化
        5.2.2 有限元建模和网格划分
        5.2.3 涡轮盘载荷与边界条件设置
        5.2.4 高压涡轮盘应力应变分析结果
    5.3 涡轮盘概率物理可靠性模型
        5.3.1 基于模糊理论与层次贝叶斯理论的应力信息融合
        5.3.2 基于复杂载荷作用下的强度退化分析
        5.3.3 基于结构特征量的涡轮盘可靠度计算
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果

(3)涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究(论文提纲范文)

引言
1 疲劳裂纹扩展参量计算和寿命模型
    1.1 疲劳裂纹扩展参量计算
    1.2 疲劳裂纹扩展寿命模型
2 有限元计算模型的建立
    2.1 几何模型的建立
    2.2 有限元模型的建立
3 导热及应力应变计算与分析
    3.1 离心载荷的计算
    3.2 边界条件
    3.3 网格无关性分析
    3.4 导热分析
    3.5 涡轮盘的热弹性和弹性应力分析
    3.6 涡轮盘热弹性分析
    3.7 涡轮盘热弹塑性分析
4 裂纹扩展寿命计算
    4.1 选取子模型与预制初始裂纹
    4.2 Franc3D中裂纹扩展路径计算原理
    4.3 疲劳裂纹扩展参量计算
    4.4 中心孔区域裂纹扩展寿命计算和分析
5 结论

(4)某高压涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展特性研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
主要符号
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 裂纹萌生寿命分析
        1.2.2 裂纹扩展寿命分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 涡轮盘疲劳裂纹萌生寿命研究
    2.1 概述
    2.2 轮盘应力状态分析
    2.3 标准试样疲劳试验
        2.3.1 试验方案和结果
        2.3.2 断口反推
        2.3.3 结果数据处理
    2.4 轮盘疲劳萌生寿命计算
        2.4.1 计算软件介绍
        2.4.2 仿真计算过程
        2.4.3 结果分析
    2.5 本章小结
第3章 涡轮盘疲劳裂纹扩展寿命研究
    3.1 概述
    3.2 软件介绍
    3.3 仿真过程分析
        3.3.1 子模型技术
        3.3.2 插入初始裂纹
        3.3.3 裂纹参量计算
        3.3.4 裂纹扩展分析
    3.4 计算结果分析
    3.5 本章小结
第4章 涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展试验
    4.1 概述
    4.2 疲劳裂纹萌生及扩展试验
        4.2.1 试验前准备
        4.2.2 正式疲劳试验
    4.3 试验后处理
        4.3.1 断口观察
        4.3.2 裂纹扩展分析
        4.3.3 断口反推
    4.4 仿真与试验结果对比
        4.4.1 萌生寿命对比
        4.4.2 扩展寿命对比
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历

(5)某小型大涵道比发动机涡轮叶片寿命预测(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文研究内容
        1.3.1 章节研究内容安排
        1.3.2 研究创新点
第二章 发动机部件级建模
    2.1 引言
    2.2 发动机建模原理
        2.2.1 数学建模的应用和优势
        2.2.2 建模对象
        2.2.3 建模前的假设
    2.3 各部件的气动热力学数学模型
        2.3.1 进气道模块
        2.3.2 风扇模块
        2.3.3 高压压气机模块
        2.3.4 燃烧室模块
        2.3.5 高压涡轮模块
        2.3.6 低压涡轮模块
        2.3.7 尾喷管模块
        2.3.8 喉部模块
        2.3.9 外涵道模块
    2.4 整机模型的组成
    2.5 数学模型的验证
    2.6 本章小结
第三章 飞行循环数据的获取
    3.1 引言
    3.2 飞行循环简述
    3.3 涡轮进口处温度谱的获取
    3.4 高压涡轮转速谱的获取
        3.4.1 雨流计数法简述
        3.4.2 高压涡轮转速谱的处理方法
        3.4.3 转速谱循环数据
    3.5 本章小结
第四章 发动机涡轮叶片有限元分析
    4.1 引言
    4.2 涡轮叶片的结构特征
    4.3 流热固耦合的简述
    4.4 涡轮叶片模型建立流程
    4.5 涡轮叶片的流场分析
        4.5.1 模型的导入
        4.5.2 流道网格的划分
        4.5.3 流道网格无关性验证
        4.5.4 条件的设定和求解
        4.5.5 结果处理
    4.6 涡轮叶片的热力学分析
        4.6.1 模型的链接
        4.6.2 材料库的设定
        4.6.3 涡轮叶片网格的划分和无关性验证
        4.6.4 条件设定和后处理
    4.7 涡轮叶片的流热固耦合分析
        4.7.1 载荷的设定
        4.7.2 流热固耦合结果分析
    4.8 本章小结
第五章 高压涡轮叶片疲劳寿命分析
    5.1 引言
    5.2 材料疲劳的理论分析
        5.2.1 疲劳的定义
        5.2.2 影响材料疲劳寿命的因素
        5.2.3 缓解材料疲劳的方法
    5.3 材料疲劳寿命的计算方法
        5.3.1 高周疲劳寿命预测模型
        5.3.2 低周疲劳寿命预测模型
    5.4 涡轮叶片低循环疲劳寿命计算
    5.5 本章小结
第六章 高压涡轮叶片蠕变寿命分析
    6.1 引言
    6.2 材料蠕变的理论分析
        6.2.1 蠕变的定义
        6.2.2 蠕变研究的发展史
        6.2.3 高压涡轮叶片蠕变影响的关键区域
    6.3 蠕变寿命模型
        6.3.1 拉森米勒模型
        6.3.2 θ函数模型
        6.3.3 θ函数的修正模型
        6.3.4 Z参数模型
    6.4 基于材料持久方程的叶片蠕变寿命计算
    6.5 本章小结
第七章 高压涡轮叶片疲劳/蠕变寿命分析
    7.1 引言
    7.2 疲劳/蠕变寿命预测模型
        7.2.1 线性损伤累计原则
        7.2.2 线性损伤累计修改原则
        7.2.3 延性耗竭损伤累计原则
        7.2.4 DRA损伤模型
    7.3 涡轮叶片疲劳/蠕变寿命计算
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 全文工作总结
    8.2 展望
致谢
参考文献

(7)双辐板盘典型应力特征概率寿命模型及寿命可靠性自动优化设计方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡轮盘寿命及可靠性分析方法研究现状
        1.2.2 轮盘优化设计研究现状
        1.2.3 模拟试件设计方法研究现状
    1.3 本文的研究内容
第二章 考虑平均应力效应的疲劳寿命预估模型
    2.1 引言
    2.2 常用考虑平均应力效应的应力寿命模型
    2.3 考虑平均应力影响的修正Walker应力寿命模型
        2.3.1 修正Walker应力寿命模型的提出
        2.3.2 修正Walker应力寿命模型参数的确定
    2.4 修正Walker模型的验证与分析
        2.4.1 各平均应力修正模型的验证与对比
        2.4.2 基于修正Walker模型的疲劳寿命影响因素分析
    2.5 考虑平均应变影响的应变寿命新模型
        2.5.1 常用的考虑平均应力效应的应变寿命模型
        2.5.2 考虑平均应变影响的新寿命模型
    2.6 新应变寿命模型的验证与分析
        2.6.1 SAE1045钢和CC450不锈钢疲劳寿命预估结果分析
        2.6.2 GH4133光滑试棒疲劳寿命预估结果分析
        2.6.3 GH4133中心孔拉伸件疲劳寿命预估结果分析
        2.6.4 各平均应力/平均应变修正模型的对比
        2.6.5 应变比R对GH4133合金疲劳寿命影响分析
    2.7 本章小结
第三章 塑性应变能概率寿命模型
    3.1 引言
    3.2 基于能量的疲劳寿命预估模型
    3.3 塑性应变能损伤参量
        3.3.1 塑性应变能损伤参量
        3.3.2 应力参量的选择
    3.4 塑性应变能寿命预估模型
    3.5 塑性应变能寿命模型的验证与分析
        3.5.1 多种材料光滑试棒疲劳寿命预估结果分析
        3.5.2 FGH96模拟试件疲劳寿命预估结果分析
        3.5.3 塑性应变能寿命模型与修正Walker模型对比分析
    3.6 塑性应变能概率寿命模型
        3.6.1 循环应力应变曲线的分散性
        3.6.2 塑性应变能概率寿命预估模型
        3.6.3 螺栓孔模拟试件概率寿命分析
    3.7 本章小结
第四章 等效体积概率寿命分析方法
    4.1 引言
        4.1.1 疲劳中的缺口效应
        4.1.2 疲劳中的尺寸效应
        4.1.3 缺口效应和尺寸效应的关系
    4.2 疲劳寿命的Weibull分布
        4.2.1 Weibull分布
        4.2.2 变应力疲劳寿命Weibull统一分布模型
    4.3 涡轮盘模拟试件高温低周疲劳试验
        4.3.1 试件及试验安排
        4.3.2 模拟试件高温疲劳试验结果
        4.3.3 模拟试件断口特征分析
        4.3.4 模拟试件疲劳寿命的分布
    4.4 等效体积概率寿命分析方法
        4.4.1 等效体积的转换
        4.4.2 等效体积概率寿命分析方法
    4.5 等效体积概率寿命分析方法的验证与分析
        4.5.1 FGH96材料缺口棒疲劳寿命分析
        4.5.2 涡轮盘模拟试件概率寿命分析
        4.5.3 各疲劳寿命预估模型的分析与探讨
    4.6 考虑三类随机因素的涡轮盘模拟试件概率寿命分析
    4.7 本章小结
第五章 双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性自动优化设计方法
    5.1 引言
    5.2 优化方法
    5.3 轮盘的优化设计准则
        5.3.1 有害变形
        5.3.2 轮盘破裂
        5.3.3 低循环疲劳破坏
    5.4 双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性自动优化设计方法
        5.4.1 双辐板涡轮盘组件有限元模型
        5.4.2 双辐板涡轮盘参数化有限元模型的建立
        5.4.3 双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性优化约束条件的确定
        5.4.4 双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性自动优化设计方法
    5.5 某双辐板涡轮盘强度及寿命可靠性优化设计
        5.5.1 某双辐板涡轮盘有限元计算参数
        5.5.2 双辐板涡轮盘有限元模型的建立
        5.5.3 双辐板涡轮盘初始模型分析
        5.5.4 某双辐板涡轮盘的强度及寿命可靠性优化设计
    5.6 本章小结
第六章 双辐板涡轮盘疲劳模拟试件设计方法研究
    6.1 引言
    6.2 模拟试件设计理论
    6.3 弹塑性等寿命轮盘模拟试件设计方法
        6.3.1 模拟试件设计相似准则
        6.3.2 最大Von-Mises等效应力梯度的获取
        6.3.3 模拟试件设计方法
    6.4 双辐板涡轮盘模拟试件设计
        6.4.1 双辐板涡轮盘考核部位的确定
        6.4.2 双辐板涡轮盘模拟试件的优化设计
        6.4.3 双辐板涡轮盘模拟试件强度校核
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 本文创新工作
    7.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文及参加科研情况

(8)含硬α夹杂钛合金轮盘疲劳裂纹扩展特性研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 航空发动机损伤容限研究历程
    1.3 轮盘裂纹扩展研究现状
        1.3.1 轮盘裂纹扩展研究进展
        1.3.2 含硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展研究
    1.4 本文研究内容
第2章 钛合金轮盘试验件的设计与制备
    2.1 概述
    2.2 试验件设计与应力状态分析
        2.2.1 试验件结构尺寸设计
        2.2.2 确定硬α夹杂在轮盘中的位置
        2.2.3 轮盘应力状态分析
    2.3 硬α夹杂制备与试验件加工
        2.3.1 硬α夹杂制备
        2.3.2 硬α夹杂植入
        2.3.3 轮盘加工过程
    2.4 本章小结
第3章 整盘低循环疲劳试验研究
    3.1 概述
    3.2 试验前检测
        3.2.1 检测设备
        3.2.2 检测结果
    3.3 裂纹扩展试验
        3.3.1 试验前准备
        3.3.2 正式试验
    3.4 试验断口分析
        3.4.1 疲劳断口观察
        3.4.2 疲劳断口分析
    3.5 本章小结
第4章 疲劳裂纹扩展寿命研究
    4.1 概述
    4.2 仿真分析过程
        4.2.1 确定计算载荷
        4.2.2 子模型技术
        4.2.3 插入初始裂纹
        4.2.4 断裂力学参量计算
        4.2.5 裂纹扩展计算
    4.3 计算结果分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历
    教育经历
    在读期间所受奖励与荣誉
    在读期间参与的主要科研项目
    在读期间取得的科研成果

(9)600MW汽轮机末级叶轮载荷特性与轮缘疲劳寿命研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 国内研究进展
        1.2.2 国外研究进展
    1.3 研究目的及意义
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究意义
    1.4 本文研究内容与思路
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究工作思路
第二章 有限元基本理论和计算方法
    2.1 有限元分析理论简介
        2.1.1 弹塑性有限元分析理论简介
        2.1.2 扩展有限元分析理论简介
    2.2 接触问题的描述模型及其在ANSYSWorkbench中的实现
        2.2.1 接触问题的描述模型
        2.2.2 接触问题在ANSYSWorkbench中的实现策略
    2.3 裂纹扩展的描述模型及其计算方法
        2.3.1 裂纹扩展的描述模型
        2.3.2 裂纹扩展的计算方法
    2.4 本章小结
第三章 低压转子末级轮盘-叶片结构三维实体建模
    3.1 大型汽轮机低压转子结构特性分析
    3.2 低压转子末级叶片的三维实体建模
        3.2.1 长扭叶片的绘制方法
        3.2.2 拉金围带等部件的处理
    3.3 低压转子末级轮盘的三维实体建模
    3.4 本章小结
第四章 末级轮盘-叶片结构接触状态有限元分析
    4.1 有限元模型的前处理
        4.1.1 模型简化
        4.1.2 网格划分
        4.1.3 载荷与边界条件处理
    4.2 轮盘-叶片结构接触状态应力与转速的定量关系分析
    4.3 轮盘-叶片结构接触状态应力与负荷的定量关系分析
    4.4 本章小结
第五章 末级轮盘-叶片结构疲劳裂纹扩展分析
    5.1 轮盘-叶片结构全局应力分析
        5.1.1 材料属性
        5.1.2 网格划分
        5.1.3 载荷与边界条件处理
        5.1.4 结果分析
    5.2 局部应力子模型裂纹扩展分析
        5.2.1 分析前处理
        5.2.2 结果与分析
    5.3 疲劳裂纹扩展分析
        5.3.1 分析前处理
        5.3.2 结果分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    1. 研究成果
    2. 创新点
    3. 研究展望
参考文献
致谢
附录

(10)不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡轮盘的疲劳寿命预测
        1.2.2 涡轮盘结构疲劳可靠性分析
        1.2.3 疲劳累积损伤模型
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 基于不确定性的涡轮盘弹塑性有限元分析
    2.1 引言
    2.2 不确定性量化
        2.2.1 材料属性的不确定性
        2.2.2 载荷不确定性
        2.2.3 外部环境的不确定性
    2.3 不确定条件下的有限元分析
        2.3.1 分析思路与方案
        2.3.2 高压涡轮盘的结构特征分析与网格划分
        2.3.3 随机样本生成
        2.3.4 有限元仿真的载荷与边界条件设置
        2.3.5 有限元分析结果
    2.4 本章小结
第三章 涡轮盘结构概率多轴疲劳寿命预测与可靠性分析
    3.1 引言
    3.2 涡轮盘的概率疲劳寿命预测
        3.2.1 疲劳寿命预测模型
        3.2.2 概率疲劳寿命预测结果
    3.3 涡轮盘的结构疲劳可靠性分析
        3.3.1 结构疲劳可靠性分析模型
        3.3.2 结构疲劳可靠性分析结果
    3.4 涡轮盘疲劳可靠性的灵敏度分析
        3.4.1 基于MonteCarlo方法的灵敏度分析方法
        3.4.2 灵敏度分析结果
    3.5 本章小结
第四章 考虑载荷相互作用及次序效应的非线性累积损伤模型
    4.1 引言
    4.2 现有疲劳累积损伤模型
    4.3 新模型的提出
    4.4 新模型的验证与对比
        4.4.1 两级变幅载荷下新模型的验证与对比
        4.4.2 多级复杂变幅载荷下新模型的验证与对比
    4.5 本章小结
第五章 基于累积损伤的涡轮盘概率疲劳寿命预测和可靠性分析
    5.1 引言
    5.2 涡轮盘基于累积损伤的概率疲劳寿命预测
        5.2.1 基于累积损伤的高压涡轮盘材料的疲劳寿命预测
        5.2.2 有限元仿真分析
        5.2.3 概率疲劳寿命预测结果
    5.3 涡轮盘基于累积损伤模型的疲劳可靠性分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

四、应用断裂力学方法分析涡喷—6发动机一级涡轮盘榫槽槽底裂纹(论文参考文献)

  • [1]Franc3D裂纹扩展计算中初始裂纹的参数确定[J]. 李岩,冯永志,丁继伟,石多奇. 科学技术创新, 2020(18)
  • [2]航空发动机涡轮盘的寿命与可靠性分析[D]. 张晓颖. 电子科技大学, 2020(07)
  • [3]涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究[J]. 薛志远,胡晓安,饶国锋. 南昌航空大学学报(自然科学版), 2019(02)
  • [4]某高压涡轮盘疲劳裂纹萌生及扩展特性研究[D]. 张超. 浙江大学, 2019(03)
  • [5]某小型大涵道比发动机涡轮叶片寿命预测[D]. 周枭. 中国民航大学, 2019(02)
  • [6]孔边缘单侧裂纹应力强度因子计算方法[J]. 李岩,冯永志,杜伟. 科学技术创新, 2019(08)
  • [7]双辐板盘典型应力特征概率寿命模型及寿命可靠性自动优化设计方法[D]. 苏运来. 西北工业大学, 2018(02)
  • [8]含硬α夹杂钛合金轮盘疲劳裂纹扩展特性研究[D]. 邹煜申. 浙江大学, 2018(01)
  • [9]600MW汽轮机末级叶轮载荷特性与轮缘疲劳寿命研究[D]. 颜尚君. 长沙理工大学, 2018(06)
  • [10]不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析[D]. 刘强. 电子科技大学, 2018(09)

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断裂力学在涡喷6发动机一级涡轮盘舌槽底裂纹分析中的应用
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