共振态下叶片试验件的疲劳试验研究及硬涂层阻尼的影响

摘要

高周疲劳导致的失效在过去几十年内对航空工程领域造成了巨大损失.本文给出了压气机叶片试验件在共振态下的疲劳试验结果,以及阻尼硬涂层对延缓振动疲劳的影响.以共振频率的变化为指标观测了一阶弯曲共振下的叶片试验件裂纹萌生和扩展过程;在出现疲劳裂纹叶片的振动时域图和频谱图中观察到了明显的非线性特征.利用超声相控阵技术辨识了疲劳裂纹的位置和尺寸,进而使用非线性接触的方法建立了考虑呼吸效应的裂纹叶片有限元模型,得到的裂纹叶片振动特性仿真结果与试验结果一致.在相同的试验条件下,通过在叶片试验件表面喷涂NiCrAlY涂层,研究发现试验件的阻尼性能明显提高、振动疲劳寿命延长.本文的研究结果有助于更好地理解压气机叶片的振动疲劳特性,为阻尼硬涂层在压气机叶片上的应用提供参考.