航空压气机转子焊接件的断裂机理与剩余寿命分析

【类型】学位论文

【作者】于广娜 

【关键词】 TC17钛合金 惯性摩擦焊 断裂 疲劳 剩余寿命

【摘要】航空发动机作为飞机的动力装置，在服役过程中承受着复杂的循环载荷作用，它的安全性至关重要，因为发动机一旦失效将会造成重大的经济损失和人员伤亡。本课题主要研究航空压气机鼓筒转子的焊接部位，转子是航空发动机的关键转动部件之一，它的工作条件极为严酷，而且由于焊接本身的特点，在接头部位容易产生裂纹或其它缺陷，所以可能会产生各种形式的失效破坏，特别是疲劳破坏。因此对焊接结构的断裂机理和疲劳剩余寿命研究具有重大意义。本文的主要研究内容如下：以鼓筒转子用TC17钛合金为研究对象，对其惯性摩擦焊焊接接头组织和形成原因进行了深入的分析和讨论，并进行一系列的室温和高温力学性能试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验，对试验所得断口进行了扫描分析，探讨了焊接结构的断裂机理，并详细分析了数据的分布，总结了焊接和温度对性能的影响规律。结果显示：惯性摩擦焊可以提高TC17钛合金的硬度、强度、疲劳裂纹扩展速率，降低材料的塑性和断裂韧性；升高温度，可以降低材料的强度、疲劳裂纹扩展速率，提高材料的塑性和断裂韧性。利用TC17惯性摩擦焊焊接接头性能的测试结果，参考BS 7910“金属结构缺陷验收评定方法导则”，对鼓筒转子焊接部位进行失效评估，并计算了临界裂纹尺寸和剩余强度。在已知初始裂纹和临界裂纹尺寸的条件下，利用Paris公式进行积分，得到鼓筒转子焊接结构的疲劳剩余寿命。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】吴素君

【读秀链接】读秀链接