【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)服役環(huán)境惡劣,經(jīng)常需要在高溫高壓的環(huán)境中運(yùn)行,因此對(duì)于渦輪盤(pán)的強(qiáng)度要求非�？量�。本文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)用GH4133B鎳基高溫合金為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn),探討合金疲勞壽命與服役參數(shù)的關(guān)系,并進(jìn)行概率疲勞壽命研究。主要內(nèi)容為:1.簡(jiǎn)要介紹了概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的研究概況和鎳基高溫合金概率疲勞壽命的研究進(jìn)展情況。介紹了疲勞壽命分析理論基礎(chǔ)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)中常用的分布函數(shù)。2.對(duì)由疲勞試驗(yàn)得到的GH4133B合金在不同應(yīng)力幅值σ_a下的疲勞壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。計(jì)算出不同存活概率P條件下的理論疲勞壽命值,并對(duì)其進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)P=50%時(shí)理論疲勞壽命與試驗(yàn)疲勞壽命吻合較好,當(dāng)P=90%和95%時(shí),理論壽命可靠度較高。3.對(duì)由疲勞試驗(yàn)得到的小子樣疲勞數(shù)據(jù)進(jìn)行了S-N曲線的研究。通過(guò)中值S-N曲線擴(kuò)展疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)其利用威布爾分布函數(shù)進(jìn)行分析,并求得加權(quán)矩陣,再對(duì)期望值進(jìn)行加權(quán)最小二乘擬合,得到疲勞壽命表達(dá)式及其相應(yīng)的S-N曲線;對(duì)擴(kuò)展疲勞數(shù)據(jù)進(jìn)行非加權(quán)最小二乘擬合,得到非加權(quán)S-N曲線。加權(quán)S-N曲線和非加權(quán)S-N曲線與中值S-N曲線的對(duì)比分析表明,根據(jù)加權(quán)S-N曲線與非加權(quán)S-N曲線計(jì)算得到理論疲勞壽命與試驗(yàn)疲勞疲勞壽命符合更好。在較低應(yīng)力幅值下,根據(jù)加權(quán)S-N曲線得到的理論疲勞壽命與試驗(yàn)疲勞壽命值符合較好,在較高應(yīng)力幅值下,預(yù)測(cè)疲勞壽命值略高于試驗(yàn)疲勞壽命值。4.對(duì)試驗(yàn)得到的GH4133B合金高溫疲勞壽命進(jìn)行了相關(guān)的分析。發(fā)現(xiàn)疲勞壽命N_f隨應(yīng)力比R的增大呈先減后增的趨勢(shì),疲勞壽命N_f隨最大應(yīng)力σ_(max)的增大而減小。利用疲勞壽命方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)三參數(shù)冪函數(shù)能精確預(yù)測(cè)不同應(yīng)力水平σ下的疲勞壽命N_f;利用推導(dǎo)出的疲勞壽命方程對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到疲勞壽命N_f-應(yīng)力幅值σ_a-平均應(yīng)力σ_m三維曲面圖,經(jīng)過(guò)對(duì)圖形和誤差數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,表明在預(yù)估不同應(yīng)力幅值σ_a和平均應(yīng)力σ_m條件下的疲勞壽命N_f時(shí),應(yīng)用蠕變疲勞交互作用條件下的形核數(shù)n′=kσ_mσ~m _a~nN推導(dǎo)出的蠕變疲勞壽命方程,能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)合金的疲勞壽命;計(jì)算不同存活概率條件下的疲勞壽命N_f,進(jìn)行概率疲勞壽命分析,結(jié)果表明疲勞壽命-應(yīng)力關(guān)系式能較好地預(yù)估不同存活概率條件下GH4133B合金材料的高溫疲勞壽命,且存活概率越大,理論預(yù)估N_f值的可靠度越大。
【圖文】：

可以看做是把圖2.1 中的對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力曲線沿應(yīng)力坐標(biāo)軸方向向上平移了一個(gè)靜應(yīng)力分量。工程中把這樣的循環(huán)載荷稱(chēng)之為非對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷。一般用應(yīng)力比R 來(lái)表示循環(huán)應(yīng)力不對(duì)稱(chēng)的程度，而應(yīng)力比R 等于最小應(yīng)力minσ 與最大應(yīng)力maxσ 的比值，即minmaxRσσ= (2.3)

圖 2.2 非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力-時(shí)間曲線用平均應(yīng)力mσ 來(lái)表示循環(huán)應(yīng)力中的靜載分量，其中平均應(yīng)力mσ 與最小應(yīng)力minσ 之和的一半，即max minm2σ σσ+= 是應(yīng)力幅值aσ （動(dòng)載分量）還是平均應(yīng)力mσ （靜載分量），兩勞強(qiáng)度有相當(dāng)程度的影響。如果減小平均應(yīng)力mσ ，可以用來(lái)提度，而如果增大平均應(yīng)力mσ ，可以使得結(jié)構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度降低勞強(qiáng)度和疲勞壽命的研究中，如果給定了一個(gè)循環(huán)應(yīng)力水平，則幅值aσ 和應(yīng)力比 R ，或者同時(shí)得到最大應(yīng)力maxσ 和平均應(yīng)力mσ 最大應(yīng)力maxσ 與最小應(yīng)力minσ 來(lái)表示循環(huán)應(yīng)力水平。疲勞分析問(wèn)題而言，如果已知應(yīng)力幅值aσ 、平均應(yīng)力mσ 、應(yīng)力max 或者最小應(yīng)力minσ 中任意的兩個(gè)值，便可以求出其他的值。若應(yīng)力比 R ，，則最大應(yīng)力σ 、最小應(yīng)力σ 和平均應(yīng)力σ 等參
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V252

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本文編號(hào)：2622937