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题目:某钛合金的抗复合疲劳性能研究

关键词:钛合金,复合疲劳,疲劳试验

  摘要



叶片疲劳断裂是飞机发动机常见的失效类型之一,是影响发动机使用寿命的主要因素之一。发动机在服役期间,转子叶片受到低周离心力载荷叠加高周弯曲振动载荷引起的复合疲劳损伤。传统上单一的高周疲劳研究和单一的低周疲劳研究不符合实际情况,需要进行高低周复合疲劳研究。某钛合金性能优良,已成为新一代发动机压气机叶片选材的重点。本文通过对该钛合金进行拉-弯高周疲劳试验和复合疲劳试验,获得其疲劳性能,之后进行对比分析,为叶片抗复合疲劳设计提供依据。

本文的重点是新设计一套试验夹具用以开展复合疲劳试验研究、以及拉-弯高周疲劳试验和复合疲劳试验。首先利用实验室已有的试验设备、新设计的试验夹具,完成了钛合金试样的复合疲劳试验研究。处理拉-弯高周疲劳试验和复合疲劳试验数据,拟合得到平均应力/低周应力幅值为385MPa下各自的S-N曲线和双对数P-S-N曲线。对两条S-N曲线分析表明:目标疲劳寿命为105次循环,复合疲劳强度比拉-弯高周疲劳强度约小100MPa。最后对试样断口进行宏观形貌分析,发现疲劳源大多位于表面。

本文对某钛合金进行拉-弯复合疲劳试验研究,其研究成果可以为该钛合金叶片抗复合疲劳设计提供依据,有利于减小叶片疲劳失效率。