航空发动机涡轮盘疲劳-蠕变寿命可靠性分析

摘要

涡轮盘是航空发动机上的热关键件，工作环境温度高，工作载荷复杂，其强度和寿命是涡轮盘能够安全服役的关键问题。在航空发动机的服役期限内，涡轮盘故障主要由低循环疲劳及蠕变的相互作用造成，直接影响飞机涡轮盘寿命和可靠性。随着热负荷和机械负荷的增加，飞机涡轮盘工作应力和应变状态变为塑性状态，研究疲劳-蠕变的影响对航空发动机涡轮盘寿命研究具有重要意义。 本论文主要研究涡轮盘寿命评估中的耦合疲劳和蠕变效应，对蠕变参数进行了概率计算。具体工作内容如下： 阐述了用于预测疲劳-蠕变寿命的基本概念，理论和方法。分析不同方法的优缺点，建立了估算疲劳-蠕变失效的方法。 利用贝叶斯推理框架，根据预测的不确定性建立概率蠕变参数。结合Coffin Marson理论和Larson Miller理论的损伤断裂理论，将其用来预测涡轮盘的疲劳-蠕变失效。 使用SolidWorks软件建立了基于几何数据的涡轮盘三维模型。利用材料性能，低循环疲劳载荷和性能参数作为随机因素，对镍基超级合金GH4133B涡轮盘进行Ansys分析，并在Ansys工作台进行疲劳蠕变分析计算。 Ansys模拟的结果与损伤分数总和一起使用来计算低周疲劳-蠕变寿命并由两参数Weibull分布拟合。Monte Carlo模拟用于随机抽样中的两个参数Weibull分布，进行涡轮盘的可靠性评估。

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