涡轮盘低循环疲劳可靠性设计方法

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1、强i当当最凸粉：菏d“”1涡轮盘低循环疲劳可靠性设计方法高阳1．杨昌军1，白广忱2．林垲’(1．中航工业贵州航空发动机研究所。贵阳550081：2北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191高阳(1979I．男．博士．主要研究方向为航空发动机结构疲劳可靠性和机构可靠性仿真。幢稿日期：2010_∞一101引言随着现代航空发动机对结构可靠性要求的提高，发动机典型结构可靠性设计分析方法已经成为高推重比发动机研制的关键技术。作为发动机关键部摘要：基十m自疽萤试验教据，建iT*#击材料GH4133§盘∞蹭*i女一i《概$模垄+并提女祷#盘

2、％街*接劳目靠性口计j*“女mⅢ”*转*AN“S芏_}自．利用APDL*言进行7*轮t3维毒数化建槿；通过X敏度奇析确定7涡靶盘结构*率》折十∞±g$响参#；通过m#盎结构1医循目《劳目$性}*自*链结构nM枣敬的反复掺改．满月T涡靶盘的曛劳可靠性口计指标。*j女目女发自机#地*键结恂的簌劳目靠性*计舟析提供参考。关键词：涡轮盘；低循环瘟劳i可靠性；i敏鹰；循环应力一应变曲线Reliabi}ityDesignofTurbineDiskLowCycleFatigueGAOYang’，YANGChart“mBA[Guang-chen3，LI

3、NKai(1AVICGulzhou^⋯目ncRemawhln《mt0Guiyang550081China；2Schoolof且PropuMon，BeihangUnive^iryBeringI(X}19Ichma)Abstract：mP肼m拈l*c)vlir5』～一stratamodel矿turbine如^madeofGll4133alloyⅫⅢh“m6ⅢfdDnm⋯邺，址‘gw她￡咖4midthem鼬m#d*stgn腓thod矿l删‘Fk触"jktip￡mblMdbk咖P7Psem￡dThethee一⋯∽ndp⋯m耐modelofthe

4、turbiwdish～自邶由dbyANSY&Tkimposerp—tersoflurl，ine拈^⋯lmdpra&d，ilhy佃曲*¨ⅫBobtala。d，iⅢthe⋯“m卅wudysb孙P忤，liahil奸designⅫ#l枷fulfilledby咖m鼬嘶删如”ofthehc"k扣《”螗．ndlhen,=t舯ionprthecrizicMaeo—icaiP—⋯Then"thodcⅢbe，∞⋯dinthe"％i协。des”^⋯othermm向lavein“⋯ⅢwⅢ5Keyz,ords：turbinedisk；lOwCyclofatigu

5、e；reliability；sensitivity；CreStstl目s$一$1rainoJrvo件，涡轮盘在高温、高转速下_[作，其低循环疲劳寿命受到结构几何尺寸、温度、转速和材料性能等众多随机删素的影响。近年来，国内涡轮盘疲劳寿命可靠性研究主要集中在寿命概率模型I—o和可靠性分析方法I”7研究。在涡轮盘结构低循环疲劳可靠性设计分析中往往只考虑材料循环应变一寿命曲线分散性的影响，而忽略材料循环应力一应变曲线分散性的影响。大量疲劳试验证明，循环应力一应变曲线同样存在较大分散性，导致在同样载荷条件下结构的应变响应呈现随机性．进而影响结构低

6、循环疲劳寿命的概率评估。本文基于现有疲劳试验数据，建立了涡轮盘材料CH4133台金的循环应力一应变概率模型，提出涡轮盘低循环疲劳可靠性设计方法。

7、口g％镕自《ⅢⅢ＆#日nB口*月，e2怕蛛皿了】一压要撇军模型弹塑性材料的循环应力一应变曲线可以表示为争：等+等：等+Ij}I“埘弹性应变分量和蝇㈩血变分量分别取对教得到1《争㈨竽№rE)吲争l=丁I吲等l一丁I")令‘vIg

8、挈h：lgI竿h：一lg(趴“：引等tlq．一}一wK’)^=；则可能线性化为^爿，扣F工一1．』P扣”，．“的拟合标准差分别为1／兰。一、“，．】：=y———i_1／

9、．毫∽．以x^】I2”———n—-2——————闻此，对应弹、型比应变分世的随机线比方程可以表Hi为，，2x．+n+Ⅱ?pyf．一一_¨扣．+口一式中：“为标准正态随机变挝．则一定温度下材料循环应力应变慨率模型可以表示为I生=蝗+蛔’=+1022”I堑×I，1’2x10'I2根据文献睁】中GH4133台金在250、400和500℃F的疲劳试验数据，计算得到250℃F循环应力一应变概率模型竽=争+争=磊寿一+I矿““I!&55707×10。1400℃下循环应力一应变概率模型竽=等+争2i7：是一+,el／510"”4【粤×5．3341x1

10、0。1‘500“Cr循环应力一应变概率模型竽=竽+竽=—熹一+。2×10l00”4

11、譬x70527×I矿1式巾班一：¨均为标准正态随机变量．分别描述r250、400和500℃下GH4133合金循环应力一应变