【摘 要】
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叶片是航空发动机工作环境最恶劣、结构最复杂的零件之一。也是发动机断裂故障多发件之一。叶片的失效形式很多,主要是由蠕变引起的变形和断裂。本文以航空发动机叶片为研究
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叶片是航空发动机工作环境最恶劣、结构最复杂的零件之一。也是发动机断裂故障多发件之一。叶片的失效形式很多,主要是由蠕变引起的变形和断裂。本文以航空发动机叶片为研究对象,分别从蠕变性能和微观组织出发,对叶片进行蠕变寿命的预测与分析,研究内容包括:(1)根据中国航空材料手册的实验数据及蠕变产生的机理,建立并完善了 GH4037镍基合金材料的基于蠕变性能的蠕变寿命预测模型,包括拉森-米勒参数法(L-M)、葛-唐吾参数法(G-D)、曼森-萨柯普参数法(M-S)和曼森-哈弗特参数法(M-H)四种TTP参数方法,并运用热强参数综合方程进行蠕变寿命外推预测。(2)结合GH4037材料金相组织特征参数与试验数据,获得典型涡轮叶片微观组织损伤和性能退化关系,探索了微观组织特征参数与蠕变寿命映射关系模型建立的新算法,应用BP神经网络原理建立了基于微观组织损伤参数和性能退化关系的蠕变剩余寿命预测模型。(3)将基于材料蠕变性能与材料金相微观组织的蠕变寿命预测模型相结合,应用线性累积损伤理论,实现了 GH4037材料基于微观组织参量的服役损伤后叶片不同应力、温度或随机飞行历程下的蠕变寿命预测。(4)基于MATLAB/GUI完成了航空发动机叶片蠕变寿命预测与分析软件的开发,其主要包括:实验数据的读入、异常数剔除与存储,基于材料蠕变性能的蠕变寿命预测模型的创建,基于微观组织的蠕变剩余寿命预测模型的创建,以及随机飞行历程下的蠕变寿命预测等几个功能模块。叶片是航空发动机中的安全关键件,它对整个装置有着决定性的影响,因此研究航空发动机叶片的蠕变寿命和可靠性有着重要的研究意义和工程应用价值。
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