晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

针对航空发动机镍基单晶涡轮叶片高温服役下蠕变寿命的取向敏感性难题，开展了DD6单晶合金［001］、［011］与［111］3种典型取向在980^oC下的蠕变试验，获得了服役温度下单晶合金的蠕变寿命、伸长率，均为［111］取向>［001］取向>［011］取向；通过对蠕变过程中微观组织演化以及蠕变断裂后断口形貌进行分析，揭示了不同取向下单晶合金的蠕变失效机理；基于晶体塑性理论，建立了DD6单晶考虑取向敏感性的粘塑性本构及损伤方程，能够较好地拟合不同晶体取向单晶的蠕变过程，为单晶叶片的强度分析与寿命预测提供参考。     

基于热力耦合计算的涡轮叶片疲劳?蠕变寿命预测

对Morrow修正公式中的疲劳强度系数和疲劳强度指数进行修正,建立了涡轮叶片低周疲劳寿命预测模型.利用有限元软件ANSYS对涡轮叶片进行热力耦合计算,得到了涡轮叶片在离心、温度及气动三种载荷联合作用下的应力应变分布规律.应用所提出的低周疲劳寿命预测模型和蠕变持久方程,对在叶身上选取的5个考核点进行了疲劳/蠕变寿命预测.结果表明:叶片寿命为13 114次工作循环,叶片进气面根部的寿命最小,应为涡轮叶片检查和维修的重点部位.     

涡轮叶片蠕变寿命预测方法研究

针对高温构件的蠕变断裂寿命的预测方法进行了研究 ,根据蠕变试验 ,得到了 DD3单晶材料的蠕变常数 ,结合某航空发动机单晶涡轮叶片的蠕变行为 ,用 L- M法、θ法和改进的θ法进行了蠕变寿命预测 ,并进行了热弹塑性蠕变计算 .所得结果对工程应用是有参考价值的 .     

炉管蠕变损伤的随机计算模型

炉管服役寿命的预测问题一直受到人们关注。由于蠕变问题的随机性研究较困难,过去的研究主要集中在确定性蠕变损伤问题上。本文提出了新的蠕变损伤随机计算模型。通过Monte-Carlo 方法与蠕变损伤随机计算模型结果的比较,验证了蠕变损伤随机计算模型的正确。蠕变损伤随机性的描述为今后炉管蠕变损伤可靠性的评估奠定了基础。     

立方晶体宏观织构取向分布函数的程序化

取向分布函数(ODF)从宏观整体上反映了多晶体各晶粒取向的统计分布,它突破了传统的极图法、反极图法用一维或二维图形来描述晶体的空间取向分布的局限性,可实现晶体取向分布的三维空间描述.针对具有立方结构的多晶体材料,采用级数展开法模型计算取向分布函数的理论模型,利用程序对ODF值进行了计算,并以Voronoi增量算法为基础生成包含有5000个晶粒的多晶体材料各晶粒的几何数据信息,与计算得到的ODF值一起导入OpenGL进行可视化处理,直观显示了多晶体材料中ODF值在各晶粒内的分布.通过对立方系多晶体材料的ODF测算,对该种材料的织构类型研究与分布规律分析具有重要的指导意义.     

储能飞轮铝合金轮毂的蠕变特性及寿命

为研究储能飞轮铝合金轮毂蠕变特性,以提高飞轮寿命,采用宏观唯像分析方法,通过轮毂在85℃和7×104r/min转速下的蠕变实验,提出了飞轮轮毂蠕变规律的经验公式,并通过有限元强度计算模拟对蠕变现象进行了理论分析。在轮毂蠕变寿命实验的基础上,提出了基于材料延伸率及韧脆性断裂特性的蠕变破坏模式及其判断依据,并得到实验验证。结果表明,利用蠕变破坏模式和延伸率判断依据可以对飞轮轮毂的蠕变寿命进行预估。     

考虑进气冷却效应的活塞低周疲劳寿命预测

针对进气过程中活塞顶面温度分布不均匀,会对活塞疲劳寿命计算产生影响的问题,采用燃烧模拟和有限元方法,结合材料试验,进行了活塞低周疲劳寿命预测。首先,通过CFD仿真,获取了考虑进气冷却效应的燃烧室温度分布,有限元仿真计算了活塞温度和应变;然后,进行了573 K下的活塞材料拉伸试验和疲劳试验,获取了活塞材料力学参数并推导出活塞疲劳寿命预测模型;最后,结合活塞应变和疲劳寿命预测模型,对比分析了进气冷却效应对活塞低周疲劳寿命的影响。研究结果表明:考虑进气冷却的燃烧室,燃气温度分布不对称,进排气侧的温差达到了75 K左右;活塞应变较大的位置主要集中在活塞凹坑底部、冷却油腔内部、环岸内部和活塞销孔上半部;考虑进气冷却效应导致活塞最大应变值上升了0.425%,低周疲劳寿命降低了13.8%。     

Effect of Columnar Crystals on Fatigue-Creep Failure Behaviour of Fe-Ni-Cr Alloy

研究了在交变应力与平均应力迭加条件下，柱状晶体对铁镍铬金的疲劳－蠕变失效行为的影响，结果表明，疲劳－蠕变应力迭加对合金产生交互作用，使其循环断裂寿命大大降低．具有横向柱晶界的试样受到了最强烈的交互作用．断口形貌观察揭示了沿柱晶界脆断是具有横向晶界试样的主要疲劳－蠕变断裂机理．而沿柱晶界断裂附带塑性撕裂结构以及二次裂纹形成所表示的脆－塑性断裂相混合的机理是其它取向试样的主要断裂机理沿柱晶界分布的脆性夹杂物引发沿晶微裂纹并加速沿晶界扩展     

汽轮机螺栓偏斜对其蠕变断裂寿命的影响

目的研究汽轮机紧固螺栓在发生偏斜的情况下所产生的附加弯曲应力对螺栓蠕变断裂寿命的影响,探索准确进行蠕变寿命损耗计算的技术方法.方法分析螺栓偏斜所产生的附加弯曲应力,利用拉尔森-米勒参数法,采用多项式线性回归方程表达式,通过Cr-Mo-V钢蠕变断裂特性试验数据的下限曲线,研究附加弯曲应力对蠕变断裂特性曲线的影响,并对20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓的蠕变损耗进行算例分析.结果确定了20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓在4个不同偏转角下的蠕变断裂特性曲线,不同偏转角下的蠕变断裂寿命损耗值有较大的差异,相差数倍.由于螺栓偏斜而引起的附加应力有时相当大,故不能忽略.结论螺栓偏斜愈大,附加弯曲应力愈高,蠕变断裂寿命减低,笔者提出蠕变损耗的计算方法对于工程实际可提供技术支持.     

体积拉伸流场中的纤维取向

运用粘弹性流动分析软件ANSYS POLYFLOW对基于体积拉伸流动成型的叶片挤出机中一个叶片单元的流场进行数值模拟,并将速度梯度张量代入纤维取向分布函数,计算叶片单元中纤维在不同方向的取向概率,分布函数最大值对应的方向为纤维取向方向,然后使用数学软件Matlab对周向不同剖面上的纤维取向分布进行可视化显示,发现:在叶片单元入口处纤维主要沿轴向(即挤出方向)取向,在远离叶片单元入口处纤维主要沿与周向和轴向呈一定夹角的方向取向,结合分散指数分布云图发现拉伸流场比剪切流场更有利于纤维的取向.文中还通过实验对数值模拟结果进行了验证,实验结果和数值模拟结果一致.     

基于多元正态分布理论的盐岩蠕变参数概率分布

 根据某拟建储气库库址盐岩的蠕变实验数据和蠕变变化规律,基于伯格斯蠕变模型拟合得到该库区盐岩的蠕变参数。将各蠕变参数当作随机变量,考虑盐岩形成过程及蠕变实验过程中多种随机因素对蠕变参数的影响。考虑各蠕变参数之间的相互联系,假设由各蠕变参数变量共同构成的五维总体随机样本服从五元正态分布,求解得到该五元正态分布的联合密度函数,通过协方差阵揭示各蠕变参数之间的联系,并利用χ²统计量的Q-Q图检验法对多元正态假设进行检验。结果表明,由各蠕变参数变量共同构成的五维总体随机样本可以很好地服从五元正态分布。研究结果可为盐岩蠕变参数概率分布的研究提供参考。     

镍基单晶高温合金蠕变机制研究进展

 叶片在服役过程中主要承受〈001〉轴向的离心载荷，由离心应力导致的蠕变损伤是叶片的主要失效机制之一。基于单晶叶片的典型服役条件，总结了国内外关于高温低应力和中温高应力蠕变变形损伤机制的研究现状，指出深入开展含典型缺陷单晶高温合金蠕变行为、氧化和热腐蚀对单晶合金蠕变-疲劳变形损伤机制影响研究十分必要。     

Fatigue Reliability of Blade Root of Turbocharger Turbine for Vehicle Application

The blade root fatigue is one of important failure modes of turbocharger turbine for vehicle application,and the reliability and life of turbine with blade root fatigue failure mode are studied.Firstly,the stress characteristics of turbine are analyzed,and based on the operating profile of turbocharger corresponding to the endurance test of engine,the stress spectrum of turbine with blade root fatigue failure mode is studied with the simulation method.Then,with the number of endurance test profile cycle as the life parameter,the reliability model and failure rate model of turbine with blade root fatigue failure mode are derived respectively. Finally,the rules that the reliability and failure rate of turbine with the blade root fatigue failure mode changes as life parameters are studied,and the life probabilistic characteristics of turbine are also studied.     

可修系统预防性维修时间的确定

提出一种针对复杂可修系统确定预防性维修时间的方法.定义寿命周期，建立工作时间和维修时间的联合密度函数.考虑系统正常运行过程中产生的收益和各种维修活动所造成的损失，应用随机变量函数的数学期望的相关理论，计算单位寿命周期内系统运行单位时间的平均收益关于预防性维修时间T的函数，以最大单位时间收益为目标对T进行优化.运用Newton迭代法确定系统的最佳预防维修时间，并计算最佳预防维修时间所对应的可靠性.通过实例具体说明所提出预防性维修时间确定方法的建模求解过程，并分析系统寿命分布参数对最佳预防性维修时间的影响.     

考虑可信度的平均寿命验后分布Bayes融合评估方法（修改稿）

针对火箭助飞鱼雷装载可靠度试验试验样本量少、周期短的问题,提出了补充验前信息以进行考核,考虑到验前信息可信度;然后将鱼雷装载可靠度指标转化为指数分布下的平均寿命指标,获得参数的验后分布,推出基于指数分布的Bayes融合评估方法。仿真算例表明：方法可行,能够较可信地评估出火箭助飞鱼雷装载可靠度指标值。     

煤矿大型设备最佳使用寿命的确定

煤矿大型设备在使用过程中的故障间隔时间为一随机变量,利用可靠性理论中的故障率函数,建立了该随机变量为连续型分布和离散型分布时设备的最佳使用寿命的计算方法。只要在设备的使用过程中注意收集设备的故障时间、故障间隔时间和维修费用,就可以确定出设备的最佳使用寿命。为充分发挥设备效能、合理地制定维修策略和设备更换时间提供了一种可行的方法。     

涡轮增压器压气机叶片静强度可靠性分析

应用有限元法对某增压器压气机叶片进行了静应力分析与计算,得到危险点的应力均值,然后通过改进的一次二阶矩法对该叶片进行了静强度可靠性分析,在该方法中引入了多元线性回归法来逼近状态函数．结果分析表明该叶片是可靠的     

Fatigue Reliability Analysis of Aircraft Turbine Disc under Random Loads

Due to bad working conditions and complicated structure,kinds of complicated cycle loads work on turbine disc, and it's difficult to determine the stress distribution of their equivalent load.Based on the traditional stress-strength interference model and conditional reliability,the reliability models of turbine disc without the stress distribution are established in this paper. In the range of fatigue limit, by improving fatigue life curve, the relationship between turbine disc's life probability distribution and material GH4133B's is got,and so is the relationship between life and stress.Then,on the basis of test data of smooth material test-piece from references,the fatigue life probability distribution of material testpiece is found out,and then the fatigue life probability distribution of turbine disc is confirmed. The fatigue life probability distribution of turbine disc is taken into reliability model and the reliability of turbine is analyzed disc under random loads. And this analysis result confirms the variation trend of engine's reliability.     

Influence of γ' precipitate on deformation and fracture during creep in PM nickel-based superalloy

FGH96 is a powder metallurgy nickel based superally used for turbine disk of aero-engines. In the present study FGH96 alloy with four different γ' precipitate microstructures were produced via solution heat-treatment with different cooling rates, and the maximum cooling rate reached 400°C/min which was a super cooling rate for Nickel-based superalloy. The creep tests were conducted for PM FGH96 alloy under the testing condition of 704°C and 690 MPa. The relationship between the creep properties and the distribution of γ' precipitate was established. The creep mechanism was analyzed by using TEM and ACTEM, and the dislocation movement was studied at the atomic scale. The creep strain rate was calculated through a physically based crystal slip model established based on crystal plasticity. The calculated results were consistent with the test ones, illustrating the validity of the model. The fracture mechanism was also investigated, and the results showed that the creep cracks generated on the surface due to the oxidation. It was observed that the cracks propagated in different ways depending on the different average diameters of γ' precipitate. With the decrease of the average γ' precipitate size,the critical shearing stress increased and the resistance of the dislocation slipping increased. The fracture mechanism for the primary stage transformed from intragranular to intergranular due to the change of dislocation slipping.