【摘 要】
：
航空发动机涡轮盘在其服役过程中往往在高温燃气环境下承受热载荷和机械载荷共同作用,最终因疲劳、蠕变以及氧化的交互作用而失效.随着高推重比航空发动机的发展和涡轮前温度的提高,氧化损伤对涡轮盘表面疲劳裂纹扩展的影响愈加显著,往往可使疲劳裂纹扩散速率提高1～2个数量级.综述氧化损伤对涡轮盘用高温合金疲劳裂纹扩展的影响以及疲劳裂纹尖端氧化损伤机理,分析裂纹尖端疲劳损伤、氧化损伤和动态脆化影响裂纹扩展的竞争机制,梳理考虑氧化损伤效应的疲劳裂纹扩展模型和数值模拟方法,对实现氧化-疲劳载荷作用下裂纹扩展速率的准确预测所还
【机 构】
：
南京航空航天大学能源与动力学院 南京210016;南京航空航天大学航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室 南京210016;南京航空航天大学能源与动力学院 南京210016;南京航空航天大学
论文部分内容阅读
航空发动机涡轮盘在其服役过程中往往在高温燃气环境下承受热载荷和机械载荷共同作用,最终因疲劳、蠕变以及氧化的交互作用而失效.随着高推重比航空发动机的发展和涡轮前温度的提高,氧化损伤对涡轮盘表面疲劳裂纹扩展的影响愈加显著,往往可使疲劳裂纹扩散速率提高1～2个数量级.综述氧化损伤对涡轮盘用高温合金疲劳裂纹扩展的影响以及疲劳裂纹尖端氧化损伤机理,分析裂纹尖端疲劳损伤、氧化损伤和动态脆化影响裂纹扩展的竞争机制,梳理考虑氧化损伤效应的疲劳裂纹扩展模型和数值模拟方法,对实现氧化-疲劳载荷作用下裂纹扩展速率的准确预测所还需开展的工作进行展望,以期有助于促进航空发动机涡轮盘损伤容限设计方法和工具的发展.
其他文献
变胞机构可根据环境和工况的变化及需求,进行重组和重构,在机器人领域得到广泛应用.变胞机构可变拓扑结构特性,使得分析多源不确定性下变胞机构全构态运动可靠性更为困难.以多源不确定性下平面五杆变胞机构为研究对象,提出一种适应交变温度工况的变胞机构全构态运动可靠性分析方法.建立温度载荷下连杆制造公差-热变形、关节配合公差-热变形的耦合模型,采用服从截断正态分布的随机参数和区间参数描述连杆尺寸、转动副和移动副间隙的不确定性,基于变胞特性建立变胞机构全构态运动误差传递模型,结合区间优化算法和蒙特卡洛算法建立多源不确定
钛合金是航空发动机关键构件的主选材料,切削加工是其制造工艺中最基本的加工方法之一.切削加工产生的热-机载荷会导致钛合金表层微观组织发生复杂变化,从而在加工表面形成表面变质层.表层微观组织严重影响着工件的物理、力学性能,因此,研究钛合金切削表层微观组织对改善航空发动机关键构件的使役性能与可靠性有重要意义.基于表面变质层的形成机理,工艺因子对表层微观组织的影响规律以及微观组织的模拟与预测三个方面的研究成果,介绍钛合金切削表层微观组织的研究现状.最后,分析现有研究存在的一些不足以及未来的研究方向.
磨削颤振严重影响非圆轮廓轴类零件的磨削加工表面质量,降低其生产效率.在分析非圆轮廓磨削几何运动学特性的基础上,通过等效简化“工件-砂轮”系统为多自由度弹簧阻尼系统,将砂轮和工件的接触过程转化为物理模型,综合考虑再生效应和非圆轮廓磨削动态几何特性,推导了非圆轮廓动态磨削深度计算方法,并建立了多因素耦合的非圆轮廓磨削动力学模型.以典型非圆轮廓轴类零件-凸轮轴为例,基于试验和理论计算方法获得了磨削工艺系统模态参数和接触刚度,考虑接触刚度非线性特性绘制了磨削工艺系统稳定性叶瓣图;最后,以试验研究验证了所提出模型和
为构建与用户载荷关联的电动汽车驱动系统可靠性试验循环工况,基于300个实际用户累计3540000 km载荷数据,提取工况片段并关联电驱动系统失效主导载荷构造工况特征参数,运用主成分分析与K-Means聚类分析法将用户使用条件下电驱动系统运行片段分成五种典型工况;基于损伤累积模型,分析不同工况载荷对电驱动系统部件造成的损伤,并确定各工况最优单位损伤强度分布模型,并以损伤分布连续性转折点,筛选单位损伤强度较高的片段作为可靠性试验循环工况;基于马尔科夫状态转移概率矩阵,采用马尔科夫链蒙特卡洛法产生伪随机数对工况
提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关.随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,获得每道次划痕深度增量的递推关系,并通过划痕深度增量的总和来建立多次划痕深度的预测模型.考虑到脆性材料在多次划痕过程中会出现力学性能的变化,因此在预测模型中引入了材料弹性模量的修正方程以提高预测模型的精确性.为了验证上述模型的可靠性,本研究在压痕弹性载荷作用下,以磷酸盐激光玻璃为样品,采用
结构完整性分析一直是机械工程和力学等领域专家学者研究的重要课题.目前在工程装备的设计和评估中应用的安全规范大都是经验性的,亟需开发一种严谨且准确的力学分析方法,不仅可以提高结构完整性评估的精度,还可以安全地提高装备的运行效率.多尺度力学方法可以从材料在不同空间尺度上的微观结构出发,对材料的力学行为进行研究,是能从基础底层推动结构完整性分析的关键.着重回顾近年来关于金属结构材料方面多尺度力学方法的相关研究成果.首先,以分子动力学方法作为微尺度研究方法的代表,介绍金属结构材料的微观变形和断裂机制研究进展.然后
锂离子电池是电动汽车和储能系统最重要的组成部分,其故障预测和健康管理对于运行维护至关重要.数据驱动的方法较基于模型的方法更适合大规模工程应用,针对实际应用中工况复杂和数据质量较差的场景,提出数据驱动的健康状态综合评分及异常筛选算法,具有较强的适应性.首先,针对电池实际运行工况提出一种新的特征提取方案,可适用于非恒流的不稳定工况.开发了基于多维特征和混合聚类算法的健康状态综合评分体系,该方案采用无监督学习的算法框架,对可提取特征的数量和质量要求不高,无需进行事先的模型训练和复杂的超参数调整.然后,在麻省理工
蠕变断裂是高温部件最主要的失效模式之一,其特点在于失效前难见征兆,往往造成灾难性后果.澄清材料蠕变失效的微观物理机制,建立恰当的蠕变寿命预测模型是解决高温结构完整性评定、蠕变全寿命设计与运行维护的关键问题.从蠕变失效的微观物理机制出发,以蠕变寿命预测方法为落脚点,详细阐述蠕变孔洞形核长大机理,对描述蠕变损伤行为的力学模型进行归纳整理,总结对高温结构及其焊接接头进行蠕变寿命预测所需的基础理论与关键技术,对基于数字孪生技术的寿命预测方法进行展望.
针对电动汽车动态无线充电过程中耦合系数会随着车辆横向位置偏移而发生随机变化,进而导致系统输出功率和效率降低的问题,提出一种基于加权平均效率的LCC-S拓扑结构参数优化设计方法.根据车辆行驶过程中横向偏移的统计特性,提出基于正态分布3σ原则的效率权重分配方法.该方法综合考虑了高、中、低三种不同耦合水平下的系统效率优化,使优化后的拓扑参数能够更好地适应动态无线充电系统实际工作特点,提高系统在不同偏移情况下的综合效率.采用优化参数搭建动态无线充电试验系统,并将提出的方法与TWAE(Time-weighted a
螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通