基于表面和內(nèi)部損傷的壓縮機(jī)葉片疲勞性能研究.pdf

1、高強(qiáng)度鋼FV520B-I被應(yīng)用于各類大型機(jī)械設(shè)備的核心部件的制造，例如離心壓縮機(jī)的葉片。以實(shí)際工況中的壓縮機(jī)葉片為例，其疲勞壽命為10-20年，經(jīng)過疲勞分析為超高周疲勞。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，損傷是影響超高周疲勞性能最明顯的因素，包括表面粗糙度以及內(nèi)部夾雜物等都是容易引起疲勞失效的位置。損傷的存在使得材料或者零部件的疲勞強(qiáng)度降低，這個(gè)過程中還伴隨著實(shí)際工況中的應(yīng)力比等因素的綜合影響，最終導(dǎo)致疲勞壽命減小并發(fā)生不可逆的疲勞失效。雖然在疲勞研究領(lǐng)域

2、已經(jīng)提出了各類疲勞壽命預(yù)測(cè)模型以及疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式，也建立了比較成熟的理論，但是目前還沒有針對(duì)FV520B-I開展不同損傷形式的疲勞性能研究。同時(shí)針對(duì)實(shí)際工況參數(shù)影響下的FV520B-I疲勞性能研究也沒有得到廣泛的開展，不能為理論研究以及實(shí)際應(yīng)用提供有效的研究依據(jù)。本文將結(jié)合成熟理論與疲勞實(shí)驗(yàn)研究影響FV520B-I疲勞壽命以及疲勞強(qiáng)度的各類因素，建立考慮表面粗糙度和內(nèi)部夾雜物兩種損傷的疲勞壽命以及疲勞強(qiáng)度計(jì)算模型，為實(shí)際工況中的FV5

3、20B-I及相關(guān)零部件的疲勞分析和再制造提供理論依據(jù)，豐富FV520B-I的疲勞研究。
　　本文首先從疲勞理論的研究背景出發(fā)，了解現(xiàn)階段的疲勞研究取得的成果，明確針對(duì)FV520B-I疲勞研究的意義。
　　其次，從疲勞實(shí)驗(yàn)出發(fā)，開展了FV520B-I的疲勞實(shí)驗(yàn)，得到了疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括應(yīng)力幅值和疲勞壽命，從而得到應(yīng)力-壽命曲線。并針對(duì)試件斷口以及表面進(jìn)行分析，得到相應(yīng)的夾雜物尺寸和表面粗糙度值，為后續(xù)的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。進(jìn)一步

4、以離心壓縮機(jī)實(shí)際工況為基礎(chǔ)建立有限元模型，分析葉片存在疲勞裂紋情況下的應(yīng)力分布，為后續(xù)建立疲勞強(qiáng)度模型打下基礎(chǔ)。
　　第三章中結(jié)合實(shí)際壓縮機(jī)葉片工作的實(shí)際參數(shù)分析了影響金屬材料疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的各類因素，明確了各個(gè)參數(shù)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響機(jī)制，根據(jù)經(jīng)典疲勞理論得到了應(yīng)力比以及尺寸變化對(duì)疲勞強(qiáng)度影響的修正參數(shù)具體表達(dá)式。針對(duì)表面粗糙度影響系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，明確了不同表面粗糙度時(shí)的粗糙度系數(shù)。
　　第四章和第五章中分別以表面粗糙度和