航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的整體性能極大地影響著飛機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)TC4鈦合金葉片采用電子束焊接后,服役期內(nèi)在焊縫處常出現(xiàn)疲勞裂紋而導(dǎo)致葉片失效的現(xiàn)象,采用X射線衍射法,結(jié)合有限元仿真分析結(jié)果,研究分析鈦合金葉片焊縫及周圍區(qū)域的殘余應(yīng)力分布狀況,探索分析強(qiáng)化前、后殘余應(yīng)力變化情況。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,焊接后焊縫及周圍區(qū)域表面呈現(xiàn)拉應(yīng)力,且垂直焊縫方向應(yīng)力值在+36 MPa左右;強(qiáng)化后,葉片表面呈現(xiàn)出較大且較為均勻的壓應(yīng)力,應(yīng)力值為-200 MPa左右。同時(shí),有限元仿真結(jié)果表明經(jīng)過表面強(qiáng)化后,葉片表面由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力,應(yīng)力狀態(tài)得到明顯改善,進(jìn)而提高了葉片疲勞性能,為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面抗疲勞制造提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械強(qiáng)度. 2020,42(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

有限元數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分及邊界條件示意圖

通過對(duì)圖2實(shí)驗(yàn)材料和有限元模型的對(duì)比發(fā)現(xiàn):采用圓錐熱源和高斯面熱源的組合方式模擬的電子束焊接具有穿透力強(qiáng)、深寬比大的優(yōu)點(diǎn)。焊接結(jié)束后，試樣表面應(yīng)力云圖如圖3、圖4所示，提取焊縫中心線上的應(yīng)力數(shù)據(jù)，見圖5和圖6，圖中橫坐標(biāo)Distance代表的是距焊接起始點(diǎn)的距離，后文圖中橫坐標(biāo)Distance都是此含義，不再贅述。結(jié)果顯示:在垂直于焊縫的方向上呈現(xiàn)出兩邊壓中間拉的應(yīng)力狀態(tài)。經(jīng)過提取焊縫表層(surface)和厚度方向一半(middle)處的應(yīng)力數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)試樣中部存在著更為嚴(yán)重的殘余拉應(yīng)力，其沿著焊縫方向的殘余拉應(yīng)力非常高，達(dá)到700 MPa左右;僅在靠近焊接起始和結(jié)束區(qū)域存在垂直焊縫方向的壓應(yīng)力并且應(yīng)力跨距非常短，數(shù)值可達(dá)-800 MPa左右。圖3 垂直焊縫應(yīng)力云圖

垂直焊縫應(yīng)力云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片殘余應(yīng)力監(jiān)測(cè)及安全評(píng)定研究[J]. 劉建勛,魏東,劉成武,楊軍良.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2009(11)
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碩士論文
[1]基于流固耦合分析的壓氣機(jī)葉片振動(dòng)特性及壽命預(yù)測(cè)研究[D]. 劉萌.天津大學(xué) 2017
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本文編號(hào)：3376015