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《粉末冶金渦輪盤(pán)裂紋擴(kuò)展壽命分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)2008年12月第29卷第6期推進(jìn)技術(shù)JOURNAI．OFPROPUI,SIONTECHNOLOGYDec．2008V01．29NO．6粉末冶金渦輪盤(pán)裂紋擴(kuò)展壽命分析水魏大盛，王延榮(北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，北京100083)摘要：采用．，積分方法建立了斷裂力學(xué)有限元模型，對(duì)FGH95粉末高溫合金標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸(CT)試樣的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了材料的裂紋擴(kuò)展規(guī)律。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合很好，表明．r分析方法的準(zhǔn)確性及可行性。將該方法加以拓展，建立了含有不同尺寸缺陷的粉末盤(pán)斷裂力學(xué)有限元模型，并對(duì)其裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了評(píng)估。與傳統(tǒng)預(yù)
2、測(cè)方法相比，該方法將給出更為實(shí)際的結(jié)果，可應(yīng)用于復(fù)雜構(gòu)件裂紋擴(kuò)展特性的工程分析。關(guān)鍵詞：粉末冶金；裂紋擴(kuò)展；應(yīng)力強(qiáng)度因子；缺陷；渦輪盤(pán)中圖分類(lèi)號(hào)：V231．95文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-4055(2008)06-0753-06LifingmethodologyofcrackpropagationinpowdermetallurgyturbinediskWEIDa—sheng，WANGYan-rong(Coll．ofEnergyandPowerEngineering，BeOingUniv．ofAeronauticsandAstronautics，Beijin
3、g100083，China)Abstract：AfiniteelementmodeloffracturemechanicswasestablishedbymeansofJintegralmethod，whichwasusedtosimulatethecrackpropagationbehaviorofapowdermetallurgy(PM)superalloy，F(xiàn)GH95．Agreementofthecomputingre—suitswiththeexperimentaldataindicatedtheveracityandthefeasibilityofthe
4、method．Thefiniteelementmodelcouldbede—yclepedtopredictthepropagationlifeofPMturbinediskcontainingdefectswithdifferentsizes．Comparingwithconventionalpredictionmethodforpropagationlife，themodelwouldgiveanactualvalue，andthatcouldbeusedtoestimatethecrackgrowthcharacteristicofcomplicatedco
5、mponenteffectivelyinengineeringanalysis．Keywords：Powdermetallurgy；Crackpropagation；Stressintensityfactor；Defect；Turbinedisk1引言粉末高溫合金性能上的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)同樣明顯。一方面，合金組織均勻性好，可塑性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)650oC使用條件下，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鑄造、變形高溫合金；另一方面，合金韌性低，對(duì)缺陷十分敏感，且粉末冶金工藝的特殊性又容易導(dǎo)致在最后成型的構(gòu)件中包含夾雜、氣孔，加上機(jī)械加工劃痕，這些缺陷在疲勞載荷作用下極易成
6、為裂紋萌生點(diǎn)，降低疲勞壽命¨“1。一般而言，粉末冶金渦輪盤(pán)的疲勞壽命主要集中在裂紋萌生階段，微缺陷存在時(shí)，萌生壽命實(shí)際上就是微裂紋的擴(kuò)展壽命。因此，分析缺陷對(duì)粉末盤(pán)裂紋擴(kuò)展壽命的影響，對(duì)其工程應(yīng)用具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬開(kāi)展了大量的研究工作，但多限于簡(jiǎn)單試件或簡(jiǎn)單載荷條件¨“?，如何合理地應(yīng)用于具有復(fù)雜型面、承受復(fù)雜載荷的構(gòu)件還沒(méi)有較為成熟的方法。鑒于此，本文基于線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)探索了一條分析含缺陷粉末盤(pán)裂紋擴(kuò)展壽命的有效途徑。首先，開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)CT試樣的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，獲得了Paris公式常數(shù)，為粉末盤(pán)的裂紋擴(kuò)展壽命分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)為考
7、核所發(fā)展的斷裂力學(xué)有限元計(jì)算模型的準(zhǔn)確性及計(jì)算精度，對(duì)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬；其次，考核了·收稿日期：2007．12-04；修訂日期：2008-02-26。作者簡(jiǎn)介：魏大盛(1978一)，男，博上后，研究領(lǐng)域?yàn)楹秸l(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。E—mail：dasheng．w@163．com萬(wàn)方數(shù)據(jù)754推進(jìn)技術(shù)2008年有限元法對(duì)三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解精度；再次，建立了含缺陷粉末盤(pán)的斷裂力學(xué)有限元模型，對(duì)其擴(kuò)展壽命進(jìn)行了評(píng)估。需要說(shuō)明的是，微缺陷尺度通常在50—100p,m，屬于小裂紋范疇。對(duì)Ineonel718，PMRene95，PMINl00等幾種材料進(jìn)行的
8、小裂紋擴(kuò)展
