多轴载荷下涡轮转子叶片疲劳-蠕变寿命研究

摘要

本文主要研究了涡轮转子叶片低周疲劳-蠕变寿命预测方法，首先对航空发动机随机载荷谱进行简化循环计数，分析选取合理的疲劳-蠕变寿命预测模型，然后对涡轮转子叶片进行应力分析和寿命计算，最终给出其预测寿命。
　　首先，对载荷谱循环计数法进行研究并部分修正，自行编写了单轴和多轴载荷-时间历程的循环计数法程序；对Langlais多轴雨流计数法进行了修正，使其可以精确地考虑到一个主通道循环内辅助通道的全部载荷信息，并开发了相应的程序实现方法。
　　接着，选取临界平面预测方法的BM、SWT、IG、SS、FS、WB六种常用模型和三类航空材料的多轴低周疲劳试验数据，对比分析不同模型对不同材料的适用性，得出对于镍基高温合金可以采用BM模型或者SS模型进行计算。
　　最后，完成了涡轮转子叶片流-固-热耦合应力分析，采用BM和SS模型计算其疲劳寿命，L-M模型计算其蠕变寿命，并根据时间-循环分数法完成了该叶片的疲劳-蠕变寿命预估，分析了预估寿命存在差异的原因。计算结果显示，基于BM模型和SS模型计算得到的涡轮转子叶片疲劳-蠕变寿命有较大不同，基于SS模型的涡轮转子叶片疲劳-蠕变寿命相对于BM模型低24.15％。

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 各相关领域的研究现状

1.3 本文的主要工作

第二章 载荷谱循环计数法

2.1 引言

2.2 循环统计处理

2.3 循环计数实现方法

2.4 载荷谱数据处理

2.5 本章小结

第三章 多轴低周疲劳寿命预测方法

3.1 引言

3.2 临界平面法

3.3 多轴疲劳寿命预测模型

3.4 不同模型对航空材料适用性验证

3.5 本章小结

第四章 涡轮转子叶片强度分析

4.1 引言

4.2 涡轮转子叶片流-固-热耦合分析流程

4.3 涡轮转子叶片材料

4.4 涡轮转子叶片应力应变分析

4.5 本章小结

第五章 涡轮转子叶片疲劳-蠕变寿命预估

5.1 引言

5.2 疲劳分析流程

5.3 时间-循环分数法

5.4 载荷谱

5.5 涡轮转子叶片寿命计算

5.6 本章小结

第六章 结论

6.1 结论

6.2 本文的创新点

参考文献

致谢

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