航空發(fā)動機榫連接結構微動疲勞壽命研究.pdf

1、被稱為“工業(yè)癌癥”的微動損傷廣泛存在于機械構件的各種緊密配合件中,而榫連接結構中的微動疲勞失效則是航空發(fā)動機故障高發(fā)的原因之一。由于微動疲勞的影響因素眾多,目前在試驗和理論各方面對微動疲勞的研究還不是很成熟。因此,開展榫連接結構的微動疲勞試驗與壽命技術研究具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　本文采用試驗與理論相結合的研究方法,進行了大量的微動疲勞試驗,并根據(jù)目前微動疲勞理論的最新研究成果,對微動疲勞損傷理論及壽命技術問題進行了

2、深入研究。
　　首先,基于臨界平面理論和微動促進了裂紋萌生和早期擴展的損傷機理,定義了一種微動損傷參量CSE(considering the multi-factor in the calculating of the Strain Energy),提出了微動疲勞壽命預測模型,開展了微動疲勞壽命的定量化研究。參量CSE考慮了幾何特性、材料特性、載荷特性和表面狀況等微動疲勞影響因素,不僅能夠表征微動損傷中的能量耗散,而且可以解釋微動

3、疲勞現(xiàn)象中特有的接觸特征。微動疲勞壽命CSE預測模型包含了材料普通疲勞特性,待定參數(shù)較少,適用于合金材料連接結構的微動疲勞壽命預測。
　　其次,基于封閉力系框架的結構設計,以疲勞試驗機為平臺,設計并實現(xiàn)了一套微動疲勞試驗裝置,開展了鈦合金TC11與TC11接觸、單晶高溫合金DD3與粉末高溫合金FGH95接觸以及定向凝固高溫合金DZ125與FGH95接觸三種不同材料配對的微動疲勞試驗研究,得到了相關的微動疲勞規(guī)律。微動疲勞試驗研究表

4、明:法向載荷的加載穩(wěn)定,試驗成功率高和可操作性強,所設計的試驗裝置性能良好;微動疲勞顯著降低了材料的疲勞性能和疲勞壽命;法向載荷和軸向載荷對微動疲勞壽命均有影響,其中軸向載荷是微動疲勞壽命最主要的影響因素。
　　最后,將微動疲勞壽命的理論和試驗研究相結合,開展了相關的數(shù)值分析研究,對各向同性材料和各向異性材料微動疲勞裂紋的萌生位置和方向以及壽命預測模型進行驗證和對比,探討了不同材料的微動損傷規(guī)律及損傷機理。研究表明:鈦合金試驗件以