某型燃气轮机封严盘疲劳裂纹机理分析.pdf

《某型燃气轮机封严盘疲劳裂纹机理分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第40卷第1期2014年2月航空发动机AeroengineV01．40No．1Feb．2014某型燃气轮机封严盘疲劳裂纹机理分析刘本武-，2，隋雪冰z，邢雷，(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司，沈阳l10043；3．驻沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司军事代表室，沈阳110043)摘要：为了系统研究某型燃气轮机封严盘疲劳故障的现象、机理、特点和原因，进行了封严盘故障损伤痕迹、断口形貌、材料成分、金相组织等分析；同时进行了强度(应力)和模态振动特

2、性方面的有限元计算研究，在此基础上进行了共振特性分析。分析结果表明：该封严盘结构设计存在薄弱环节，其均压孔孔边径向应力水平高，孔边表面状态不佳，在一定振动应力作用下，均压孔边容易产生高周性质的疲劳裂纹。对防止某型燃气轮机封严盘产生疲劳裂纹失效提出修理和使用中应控制的要点。关键词：疲劳裂纹；封严盘；失效机理；故障诊断；有限元；高周疲劳；燃气轮机中图分类号：V231．95文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．01．005FatigueCrackingFailureMechanis

3、mAnalysisofaGasTurbineSealingDiskLIUBen—WU”，SUIXue—bin92，XINGLei3(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．AVICShenyangLimingAeroengineGroupCorporation．Ltd，Shenyang110043，China；3．CustomerRepresentaitiveinSLEMC，Shenyang110043，Chin

4、a)Abstract：Tosystematicallystudythefatiguefailurephenomenon，characteristic，formingmechanismandrootcauseofagasturbinesealingdisk，thedamageimpression，fractography，materialcompositionandmetallurgicalstructureofthedamagedsectionwereanalyzed．Resonancevibrationanalysisw

5、asperformedbasedontheresultsfromstrength(stress)finiteelementcalculationandvibrationmodalanalysis．Thefinalresultsshowthatthereareweakpointsinthestructuredesignofthesealingdisk．HighCycleFatigue(HCF)cracksundercertainvibrationstressaregeneratedeasilyasaresultofhighr

6、adialstressonedgesofthepressure-balancedholesandtheirbadsurfaceconditions．Thekeypointstopreventfatiguecrackingfailureforagasturbinesealingdiskbothinrepairandinservicearesuggested．Keywords：fatiguecrack；sealingdisk；failuremechanism；faultdiagnosis；finiteelement；highc

7、yclefatigue；gasturbine0引言轮盘是燃气轮机的重要组成部分，其失效原因有蠕变、高周疲劳、低周疲劳等。据统计，在中国燃气轮机(航空发动机)以往所发生的各类机械断裂失效故障中，转动部件故障占80％以上【11，其中轮盘疲劳失效造成的损失尤其严重。因此，对燃气轮机(航空发动机)的关键零、部件12-3进行机械疲劳破坏评估时，应考虑高周疲劳和低周疲劳以及其相互作用引起的损伤，这对确保零件的结构完整性是非常重要的㈨l。某燃气轮机高压压气机封严盘是其重要的转动部件，工作时存在前、后压力梯度和旋转碰摩的情况。另外，该封严

8、轮盘直径较大，轮缘无很好支撑，采用螺栓连接结构，工作中容易产生振动疲劳。疲劳产生的原因不仅仅是设计结构问题，还有加工质量、装配、修理或不当使用等诱发因素【7-101。航空发达国家一般采用小直径、短螺栓连接的封严盘结构(如CFM56发动机)，其工作载荷小，结构强度和可靠性高，很少发生裂纹等疲劳失效。某型燃