2 文献综述 9 ...................................................... 2.1 旋转圆盘中的应力场 10 ...................................................... 2.1.1 实心圆盘分析 ...................................... ... 10 .................................................................... 2.1.2 空心圆盘分析 1 1 ............................................................. 2.2 圆盘的热应力 12 ............................................................. 2.3 早期的有限元模型 14 ............................................................. 2.3.1 结构完整性 14 ............................................................. 2.3.2 热应力 16 ............................................................. 2.3.3 叶片/圆盘界面处的接触 18 ............................................................. 2.3.4 实验工作 20
结构应用需要具有独特性能组合的材料,包括高强度、刚度、耐环境性和断裂韧性。作为一类材料,陶瓷在所有这些性能方面通常都优于金属合金,但断裂韧性除外。陶瓷固有的断裂韧性不足阻碍了其在机身、涡轮盘、地面车辆底盘和潜艇船体等关键结构中的应用。这是不幸的,因为结构陶瓷的强度可能比金属高 10 倍,刚度高 2 倍,密度只有金属的一半,并且能够在高 2 倍的温度下和腐蚀性环境中工作。将金属般的断裂韧性设计到块状陶瓷中将引入一类新的耐损伤结构材料,其性能甚至可能超过最先进的金属合金。
摘要 近年来,为了改善飞机涡轮盘的疲劳性能,镍基高温合金的制造工艺取得了重大进展,从而导致晶粒尺寸减小。事实上,粒度的变化会影响疲劳裂纹的起始模式以及材料的疲劳寿命。本研究旨在研究新开发的镍基高温合金在双轴平面载荷下的疲劳行为。在不同应力比下进行低周疲劳 (LCF) 试验,以研究多轴应力状态对材料疲劳寿命的影响。使用数字图像相关 (DIC) 技术获得全场位移和应变测量以及裂纹起始检测。给出了与不同载荷比相关的结果,并给出了适当的双轴寿命预测。提到了每种载荷情况下的裂纹检测、应变幅度和裂纹起始循环数与三轴应力比的关系。通过扫描电子显微镜的断口研究发现,疲劳裂纹的萌生机制与三轴应力比无关,大多数疲劳裂纹都是从表面下的碳化物萌生的。关键词 – 多轴疲劳、十字形试样、镍基高温合金
在各种技术领域中,对具有改善性能特征的零件和组件的需求,例如力量,耐磨性以及在侵略性环境中工作的能力正在不断提高。此类产品的空白的形状和尺寸应尽可能接近零件的几何参数。基于冲压,锻造,精确铸造或形成的传统技术在此类空白的生产中面临严重的限制,这是由于很大的困难满足了几何复杂性的要求,给定的准确性水平以及材料的服务分布和技术特征。最近,在全球范围内开发了渐进的技术过程,以高速喷洒液体合金作为颗粒或其他小颗粒并凝固它们,从而生产结构材料。随后,毛坯的形状和大小靠近成品部分是由它们产生的。这种粉末技术包括热等静力压力(髋关节)和添加剂技术的各种方法(AT)。目前,3D打印被广泛用于汽车,飞机和发动机生产等区域。这变得可能是可能的,因为3D打印完全满足了复杂金属零件生产的行业需求。燃气轮机发动机(GTE)零件是使用这些技术进行制造是合理的对象。髋关节长期以来一直广泛用于串行生产零件,例如涡轮盘合金的涡轮盘[1]。各种GTE零件已经在AT [8的帮助下都在制造。9]。该技术最有趣的应用是由由颗粒合金和铸造叶片制成的圆盘组成的一体式叶轮(Blisks)[2,3];功能级别磁盘,由不同尺寸或不同合金的颗粒组成[4-7];和其他类似的项目。例如,Avio Aero使用GE9X发动机的电子束烧结的钛合金制成的TND涡轮叶片的连续生产[10]。还产生了Leap1b发动机中心支撑的钛情况。燃烧室的一部分(发动机CFM International的Leap-1a,1B和1C,西门子的SGT-750燃气轮机燃烧器旋转器等)已经为连续生产做好了准备。确定其特性的主要GTE部件之一是涡轮机,在飞机操纵期间,在高静止的外部载荷和温度下运行。一些大零件,例如GTES中的压缩机轮和涡轮机,具有很大的质量,并且特别重要,因为它们的故障导致了整个发动机的非定位破坏。因此,GTE零件开发的主要任务之一是减轻体重,同时满足强制性强度可靠性要求。本文讨论了使用粉末技术创建GTE涡轮机轮的使用。
基于模型的定义 (MBD) 旨在使用 3D 计算机辅助设计 (CAD) 模型捕获数字产品定义中的几何和非几何数据,作为产品定义基线的一种形式,以便在生命周期的不同阶段传播产品信息。MBD 可以消除与传统纸质图纸相关的容易出错的信息交换,并提高使用 3D CAD 模型捕获的组件细节的保真度。组件在其生命周期阶段的行为会影响其下游性能,如果将其包含在零件的 MBD 中,则可用于在设计期间提前预测性能并探索更新的设计以提高性能。但是,当前的 CAD 功能限制将行为信息与组件的形状定义相关联。本文介绍了一种基于 CAD 的工具,该工具使用 CAD 模型中的点对象来存储和检索元数据,从而创建与组件内空间位置的链接。该工具用于存储和检索从过程建模和特性分析中获得的涡轮盘制造过程中产生的体积残余应力。此外,由于过程模型不确定性而导致的残余应力分布变化已被捕获为盘 CAD 模型的单独实例,以表示零件之间的差异,类似于跟踪数字孪生的各个序列化组件。不同残余应力的传播