基于損傷力學的輪盤結(jié)構疲勞-蠕變損傷分析及壽命預測.pdf

1、航空發(fā)動機作為飛機的心臟，其壽命成為制約整機壽命的關鍵所在。在壽命管理中，關鍵零部件的壽命可以作為判斷整機壽命的重要因素。因而航空發(fā)動機中的關鍵部件的壽命是影響整機壽命的關鍵。本文主要是以航空發(fā)動機熱端部件渦輪盤作為對象，在損傷力學的基礎之上，考慮在疲勞失效、蠕變失效以及疲勞-蠕變交互作用下的損傷演化模型以及壽命預測模型。
　　首先，以連續(xù)損傷力學理論為基礎，提出了一種非線性的疲勞累積損傷模型。該模型基于金屬材料滿足的各向同性的損

2、傷假設，結(jié)合熱力學基本理論，考慮損傷過程中材料耗散勢的變化，將引起金屬材料疲勞斷裂的塑性應變作為損傷的來源，利用Manson-coffin方程，將損傷引入塑性應變中，經(jīng)過數(shù)學推導建立了疲勞累積損傷模型以及相應的壽命預測模型。選取S-ε曲線面積的變化作為損傷變量，結(jié)合航空發(fā)動機渦輪盤用鎳基變形高溫合金 GH4169(GH169)的試驗數(shù)據(jù)對提出的疲勞累積損傷模型進行驗證，同時驗證壽命預測模型。
　　其次，提出了以損傷力學為基礎的蠕變

3、損傷演化模型和蠕變斷裂壽命預測模型。該模型結(jié)合Norton定律以及Lemaitre提出的多軸蠕變損傷模型，利用損傷力學中有效應力的定義，將損傷引入到蠕變演化過程中，建立了蠕變損傷演化模型以及蠕變斷裂壽命預測模型，同時得到金屬材料蠕變-時間關系函數(shù)。選取蠕變過程中應力松弛的變化作為損傷變量，結(jié)合航空發(fā)動機渦輪盤用鎳基變形高溫合金GH4169(GH169)試驗數(shù)據(jù)，對提出的蠕變損傷演化模型、蠕變斷裂壽命預測模型以及蠕變-時間關系函數(shù)進行驗證

4、。
　　最后，以疲勞累積損傷模型和蠕變損傷演化模型為基礎，采用損傷力學處理疲勞-蠕變交互作用問題的基本方法，利用循環(huán)數(shù)和蠕變時間之間的關系，引入描述損傷過程的疲勞-蠕變交互作用的影響，建立了疲勞-蠕變交互作用下的損傷演化模型。在研究疲勞-蠕變交互作用壽命預測模型時，引入描述疲勞-蠕變交互作用的影響因子，建立了疲勞-蠕變交互作用的壽命預測模型。結(jié)合航空發(fā)動機渦輪盤用鎳基變形高溫合金 GH4169(GH169)試驗數(shù)據(jù)對提出的損傷演化