粉末冶金涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性敏度分析

结合粉末冶金材料含有非金属夹杂裂纹的特点，以裂纹扩展寿命可靠性分析的剩余强度模型与寿命干涉模型为基础，建立了多夹杂裂纹扩展的可靠性敏度分析模型。此模型首先给出了多个失效模式系统失效概率敏度与单夹杂裂纹扩展寿命失效概率敏度之间的关系；采用一次二阶矩敏度分析方法求出系统失效概率对综合随机变量分布参数与部分基本随机变量分布参数的敏度：通过回归分析与综合随机变量数字特征的性质，得到综合随机变量分布参数对相关基本随机变量分布参数的敏度，最终得到系统失效概率对所有基本随机变量分布参数的敏度。采用所建敏度模型计算了某型发动机粉末冶金涡轮盘裂纹扩展寿命失效概率对基本变量分布参数的敏度，通过对计算结果的分析，得到了在给定参数情况下影响粉末冶金涡轮盘系统失效概率的最主要因素，指出了模型与参数之间的本质联系。剩余强度模型与寿命干涉模型可靠性敏度计算结果一致性，以及定量计算与定性分析结果的一致性，说明了本研究方法是合理可行的。     

粉末冶金涡轮盘寿命稳健性分析与设计

基于限界不确定性原理和方法，对粉末冶金涡轮盘寿命进行稳健性分析与设计。首先，系统给出了分析方法：结合区间有限元方法，给出了在给定参数限界不确定性时，FGH95材料粉末冶金盘寿命的限界(上下限)。其次，分析了在满足粉末冶金盘设计寿命(以4000周次为例)时，各随机变量所要求的限界(偏差)范围和组合取值范围。此方法克服了经典可靠性理论对随机变量分布要求的严格性，适于工程应用，为盘的质量控制提供明确的指导和依据。     

金属材料疲劳裂纹扩展寿命的可靠性实验研究方法

在机械零件的疲劳试验中,一般是以出现宏观可检裂纹作为疲劳寿命的终点。事实上,金属材料的疲劳破坏经历了裂纹的形成及其扩展两个阶段。为了对机械零件进行“破损安全”设计,必须对金属材料疲劳裂纹扩展速率的概率特性和裂纹扩展寿命的分布特性进行研究。本文指出了金属材料疲劳裂纹扩展速率da/dN的测试方法上的一些注意事项,在此基础上,给出了一种切实可行的方法以分析上述特性。借助于电子计算机进行蒙特卡罗模拟,可以具体计算裂纹扩展寿命的分布,并与实测分布进行比较。一、裂纹扩展速率da/dN的四种常用表达式一般认为在单轴循环交变应力下,垂直于应力方向的裂纹扩展速率可写成如下形式     

涡轮盘中心孔三维疲劳裂纹扩展分析

基于有限元软件ABAQUS和三维裂纹扩展分析软件Franc3D,对涡轮盘中心孔三维疲劳裂纹扩展进行研究分析。首先,对平板试样表面裂纹进行裂纹扩展模拟计算研究,对比手册中Gross/Brown理论模型验证裂纹扩展应力强度因子数值模拟的准确性;其次,针对涡扇发动机涡轮盘结构,对轮盘不同外缘等效应力、转速情况的应力强度因子以及考虑初始缺陷的三维疲劳裂纹扩展寿命进行计算;最后,讨论发动机载荷差异对应力强度因子和裂纹扩展寿命影响规律。结果表明：在相同裂纹长度时,应力强度因子随着轮盘外缘等效应力和转速增加而增大,载荷越大疲劳寿命则越短,且裂纹越长,影响越大。为工程上三维裂纹扩展计算以及寿命评估提供参考。     

GH169蠕变／疲劳交互作用下裂纹扩展研究

本文采用一种新型高温裂纹检测方法——翻转电位法[3,4],研究了航空发动机的涡轮盘材料GH169在650℃时不同保持时间的蠕变/疲劳交互作用下的裂纹扩展行为,进行了两种不同预测模型的比较,并用扫描电镜对断口作了微观分析。实验结果表明,利用Paris公式拟合初始裂纹扩展阶段实验数据时相关性差,但双曲正弦寿命预测模型具有良好的相关性和预测性,且这种模型更为方便实用。     

粉末冶金制件裂纹检测技术

介绍了利用涡流法检测粉末冶金制件裂纹的基本原理、传感器设计、电路的组成及检测实例。结果表明,该方法不仅检测准确,而且操作简便、快速、成本低廉,能对产品进行百分之百的检测,并在生产实践中得到应用。     

92.5Pb5Sn2.5Ag焊层热循环可靠性和裂纹扩展

研究了功率模块芯片在ＤＣＢ基板上９２．５Ｐｂ５Ｓｎ２．‘５Ａｇ钎料焊导牟热循环可靠性和裂纹扩展,应用超声波显微镜对裂纹扩展过程进行检测,得到了热循环失效的热纹扩展数据,采用统一型粘塑性Ａｎａｎｄ方程描述了９２．５Ｐｂ５Ｓｎ２．５Ａｇ的力学本构,模拟了焊层在热循环条件下的应力应变过程,基于裂纹扩展的实验数据和等效塑性应变境量△εｅｐ＾ｉｎ,提出了一种描述热循环裂纹扩展速率的经验方程。     

固溶处理对P／MFGH95合金裂纹扩展速率的影响

研究了Ｐ／ＭＦＧＨ９５合金在１１２０℃固溶后以不同冷却速度（１．２，２．３，５．６℃）／ｓ冷却，以及在１１６０℃固溶后缓冷到１１２０℃二次固溶后以１．２℃／ｓ冷却的显微组织、力学性能和裂纹扩展速度。实验结果表明，１１２０℃固溶后随冷却速度加快，６５０℃的屈服强度和持久寿命增加，裂纹扩展速度提高。     

内含硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展研究

为研究钛合金轮盘内部硬α夹杂疲劳裂纹扩展特性,对含预置硬α夹杂钛合金轮盘开展低循环疲劳裂纹扩展试验。结果表明:5229次循环后轮盘破裂;疲劳断口宏观、微观特征显示,预置硬α夹杂为本次疲劳破坏的疲劳源;在裂纹扩展前期,轮盘断口裂纹扩展速率较材料试验数据快;在裂纹扩展中期,断口裂纹扩展速率曲线呈对数线性关系;为了解决疲劳裂纹扩展后期疲劳条带不易识别的问题,使用等效裂纹扩展模型拟合断口裂纹扩展速率曲线,从而可以利用疲劳条带宽度来计算总寿命。同时,利用断口数据,提出和总结了预置硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展特性仿真研究的方法。仿真研究显示:基于Paris公式建立裂纹扩展模型能较好地预测轮盘裂纹扩展特性;轮盘由于疲劳发生最终断裂破坏时,裂纹前沿的应力强度因子远大于断裂韧性,因此,不宜使用应力强度因子直接作为破裂准则。     

基于扩展有限元法对含孔洞平板多裂纹扩展模拟研究

本研究在扩展有限元方法基本原理的基础上,以ABAQUS为平台,利用XFEM方法模拟了弹塑性力学经典解中平板的多裂纹扩展问题,验证了XFEM方法的有效性;同时,对含孔洞平板的多裂纹扩展及开裂问题进行了模拟仿真。模拟结果表明：扩展有限元方法能够有效地进行裂纹扩展过程模拟,逼真地模拟出裂纹的扩展行为,不受单元边界的制约,无需单元的局部加密,有效地减少了单元数量,节约了计算成本,研究还发现孔洞的存在影响了裂纹扩展的路径为解决实际复杂问题提供了方便的途径。     

航空发动机高压涡轮盘辐板裂纹分析

航空发动机高压涡轮盘在外场使用后大修时,荧光检查发现后封严臂根部有裂纹显示。裂纹位于涡轮盘辐板与后封严臂转接R处,沿圆周分布,宏观上不连续。为查明涡轮盘产生裂纹的原因,本文对故障件的外观尺寸进行了检查,对开裂涡轮盘的化学成分和力学性能进行了测试,对断口进行了宏观和微观观察,并对涡轮盘裂纹处进行了应力分析和疲劳寿命评估以及实物件模拟试验,实现了故障再现。试验和分析结果表明,涡轮盘辐板与后封严臂转接R处的裂纹性质为低周疲劳裂纹,该位置的应力过大是裂纹形成的主要原因。     

提高身管寿命的粉末冶金内衬和衬管

本文介绍了国外用粉末冶金制合金内衬方法的特点,工艺过程和应用实例,阐述了钼合金衬管制造方法的研究和进展。     

水轮机叶片焊缝及其热影响区裂纹分析

水轮机叶片上的焊缝及其热影响区常发现有穿透性的裂纹,微观分析结果表明焊缝中存在夹杂物在焊接残余应力、工作应力、机械震动应力和电化学腐蚀的共同作用下,造成水轮机叶片的焊缝及其热影响区形成穿透性的腐蚀疲劳裂纹。     

粉末冶金制备不锈钢的研究及发展

粉末制备不锈钢是一种重要而经济的冶金成型技术。本文阐述了不锈钢烧结理论的进展,国内外烧结不锈钢技术发展动向,并简要介绍了添加合金元素对烧结不锈钢材料性能的影响。     

FGH96合金锻造盘坯热处理过程中的晶粒长大行为

研究了等温锻造后的FGH96合金盘坯件在热处理过程中的晶粒长大规律。结果表明,当热处理温度低于1050℃时,盘坯轮心部位的晶粒几乎不长大;当热处理温度高于1120℃时,轮缘部位晶粒长大迅速;在单相奥氏体区,晶粒的长大规律满足Beck方程,其生长指数随温度升高而增加。当温度一定,初始晶粒越细,其长大速率越快并且生长指数值越高。建立了轮缘部位的晶粒长大动力学方程。     

1999年海峡两岸粉末冶金技术研讨会简介

海峡两岸粉末冶金技术研讨会于１９９９年７月中旬在上海举行。海峡两岸的专家、学者就粉末冶金的基础研究、工艺方法研究、新材料及其应用开发研究等方面进行了广泛的讨论。     

粉末冶金钛合金的应用现状

简要介绍了粉末冶金钛合金的特性,从应用的角度总结了粉末冶金钛合金的材料体系,主要技术和产品的发展现状和趋势,回顾了粉末冶金钛合金在航空、航天、航海、汽车工业、医疗及生物、储氢合金等方面的应用。最后针对国内粉末冶金钛合金的市场发展和需求,讨论分析了国内粉末冶金钛合金材料的发展重点和方向。