渦輪盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上用于安裝和固定葉片以傳遞功率的零部件,承受著高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速工作環(huán)境下的復(fù)雜載荷,其中不僅包括自身產(chǎn)生的離心力和熱應(yīng)力作用,還包括葉片在燃?xì)馔苿?dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力、振動(dòng)等載荷。國內(nèi)對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤在運(yùn)行過程中存在多故障、不確定性、強(qiáng)度退化等難點(diǎn)問題上,依舊需要大量的研究。因此,針對諸多不確定性因素、強(qiáng)度退化和疲勞損傷累積等問題,開展疲勞壽命預(yù)測和可靠性研究,建立適用于更多復(fù)雜裝備壽命和可靠性的分析方法,對于減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中破壞性故障的發(fā)生,具有重要的科學(xué)價(jià)值和研究意義。本文在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤疲勞壽命預(yù)測與可靠性分析方法研究的基礎(chǔ)上,對其中存在的若干難點(diǎn)問題進(jìn)行了以下研究:（1）利用貝葉斯理論對高壓渦輪盤疲勞壽命預(yù)測中的諸多不確定性因素進(jìn)行量化分析。在利用疲勞壽命預(yù)測模型進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤的壽命預(yù)測中,伴隨材料參數(shù)以及模型參數(shù)的引入,往往會(huì)增加多源不確定性,本文利用貝葉斯理論,結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)等信息,量化了壽命預(yù)測過程中存在的這些不確定因素。（2）基于強(qiáng)度退化的損傷累積模型的建立。本文探討了7070-T7451鋁合金、45號鋼、16M... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

da/dN~K關(guān)系曲線

第四章考慮強(qiáng)度退化的疲勞累積損傷模型39圖4-27070-T7451鋁合金兩級載荷下不同模型壽命預(yù)測值對比從圖4-2中各點(diǎn)的分布可以看出，在三種不同二級應(yīng)力載荷作用下，利用Corten-Dolan累積損傷修正模型對7070-T7451鋁合金的壽命預(yù)測效果相較于傳統(tǒng)Corten-Dolan模型雖然在應(yīng)力較大、試驗(yàn)壽命較小時(shí)預(yù)測效果有所改善，但相較于全部的試驗(yàn)壽命數(shù)據(jù)，依舊會(huì)有部分壽命預(yù)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)在壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)的2倍誤差帶以外，這是不被允許的修正結(jié)果。因此，僅考慮強(qiáng)度性能衰減退化系數(shù)A的Corten-Dolan累積損傷修正模型的適用性存在很大的局限性。4.3Corten-Dolan修正模型的建立4.3.1Corten-Dolan修正參數(shù)d模型在傳統(tǒng)Corten-Dolan模型中，考慮構(gòu)件在其整個(gè)多級載荷加載過程中，疲勞強(qiáng)度會(huì)發(fā)生退化，則作為材料參數(shù)的d值也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。本小節(jié)將在上節(jié)Corten-Dolan修正模型基礎(chǔ)上引入材料參數(shù)d進(jìn)行修正，并利用材料7070-T7451鋁合金，45號鋼和16Mn鋼的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證并與僅修正強(qiáng)度性能衰減退化系數(shù)A的Corten-Dolan累積損傷修正模型壽命預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較，以此證明將d作為函數(shù)引入的正確性。損傷累積量D隨著剩余強(qiáng)度的降低，損傷量的增加速率迅速增加。因此，本小節(jié)在引入材料參數(shù)d的時(shí)候，將d考慮為指數(shù)函數(shù)，來量化這種非線性關(guān)系，d的指數(shù)函數(shù)如下所示[113]：

第四章考慮強(qiáng)度退化的疲勞累積損傷模型431610239.2249.2267.4894.28224.96依據(jù)表4-8中7070-T7451鋁合金在兩級載荷下的試驗(yàn)壽命，以及不同模型壽命預(yù)測值。則增加參數(shù)d修正的Corten-Dolan新模型、修正參數(shù)A的Corten-Dolan模型以及傳統(tǒng)Corten-Dolan模型的壽命預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比圖如圖4-3所示。從圖4-3中各點(diǎn)的分布可知，增加參數(shù)d修正的Corten-Dolan模型相比于只引入疲勞強(qiáng)度衰減退化系數(shù)A（i）的修正Corten-Dolan理論以及傳統(tǒng)Corten-Dolan理論對7070-T7451鋁合金的壽命預(yù)測更接近與試驗(yàn)值，且波動(dòng)范圍變小，全部預(yù)測點(diǎn)均位于1.5倍預(yù)測誤差帶范圍內(nèi)，且絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)均位于1.25倍誤差帶以內(nèi)。相比于上述的其他兩種理論，本文修正的的Corten-Dolan理論體現(xiàn)出了更好的壽命預(yù)測結(jié)果。圖4-37070-T7451鋁合金兩級載荷下不同模型壽命預(yù)測值對比根據(jù)表4-6和表4-7對45號鋼以及16Mn鋼兩級載荷下各階段剩余強(qiáng)度退化系數(shù)和指數(shù)參數(shù)值的計(jì)算，我們可以計(jì)算得到修正參數(shù)A的Corten-Dolan模型，和增加參數(shù)d修正的Corten-Dolan模型壽命預(yù)測值，在各級應(yīng)力下的壽命預(yù)測結(jié)果見表4-9和表4-10。其中，ignN為試驗(yàn)壽命與引入疲勞強(qiáng)度衰減退化系數(shù)A（i）的修正

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本文編號：3614414