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题目:桨毂中央件的疲劳断口失效分析

关键词:桨毂中央件;疲劳断口;失效分析;定量反推;有限元分析 ;断口分析;扫描电镜观察;金相检验;梯形法

  摘要


桨毂中央件作为直升机上最主要的动部件之一,其受力复杂,在实验或实际工作中易出现疲劳失效问题,吸引着直升机设计师对桨毂中央件的材料、工艺、加工、试验等各方面进行研究,特别是对工程应用条件下的桨毂中央件疲劳断口的失效分析的研究,对桨毂中央件疲劳断口进行断口定量反推,以及将有限元引入疲劳寿命分析的方法,对桨毂中央件的设计、加工和寿命的改进提高起着关键作用。

本文主要从以下几个方面对桨毂中央件疲劳断口的失效分析开展研究工作:

采用断口分析、扫描电镜观察、金相检验和能谱分析等方法对两个典型桨毂中央件疲劳断口进行失效分析,确认导致桨毂中央件疲劳断裂的失效原因和失效模式。

运用梯形法对两个典型桨毂中央件疲劳断口进行疲劳断口定量反推研究分析,研究用疲劳条带间距反推疲劳扩展寿命,并估算疲劳扩展寿命和疲劳萌生寿命。

运用PRTRAN和NASTRAN有限元分析软件对桨毂中央件耳片进行了疲劳应力分析,获得了桨毂中央件耳片的应力分布图、位移分布图。

    通过上述研究分析,得出了以下结论:桨毂中央件支臂断口和耳片断口的断裂性质都为高周疲劳断裂,裂纹萌生应力较小,钛合金熔滴是导致桨毂中央件支臂疲劳断裂的主要原因;桨毂中央件耳片内孔表面的磨损是其疲劳裂纹萌生的主要原因;经过疲劳断口的定量反推分析研究,计算得出了两个桨毂中央件的疲劳扩展寿命和疲劳萌生寿命;利用有限元分析,得出了桨毂中央件耳片疲劳断裂是在疲劳应力最大的部位,与断口分析的结果相一致。