航空发动机涡轮盘用gh4133b合金疲劳裂纹扩展和寿命预估研究

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1、学校代码10530学号201510181913分类号O346，TH142密级硕士学位论文航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展和寿命预估研究学位申请人罗仁指导教师赵荣国学院名称土木工程与力学学院学科专业固体力学研究方向新型材料的力学性能二〇一八年五月ResearchonFatigueCrackPropagationandFatigueLifetimePredictionofGH4133BSuperalloyUsedinTurbineDiskofAero-engineCandidateLuoRenSupervisorProfessorZhaoRon

2、gguoCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramSolidMechanicsSpecializationMechanicalPropertiesofNewTypesofMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

3、的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学硕士学位论文摘要GH4133B是一种在GH4133基础上添

4、加Zr和Mg进行改性的镍基高温合金，该材料主要使用在温度为600℃以上，1000℃以下的燃烧室和尾喷管之间的涡轮盘。由于涡轮盘在飞机发动机的性能中占有重要作用，它的构造材料更是重中之重。本文依据GH4133B开展的疲劳试验和裂纹扩展试验，结合概率论和数理统计知识，运用数值分析软件R语言和MATLAB、贝叶斯分析软件WinBUGS对试验数据进行分析。对于GH4133B的疲劳寿命试验，本文对它在不同应力幅值下的疲劳寿命进行不同概率分布模型分析。借助计算机软件Matlab和R语言，对不同应力幅值下的正态分布、双参数Weibull分布、三参数Weibull分布和基

5、于对数下三种概率分布进行数值拟合。并结合拟合优度分析，对三种概率分布模型进行比较，为常温下GH4133B在不同存活概率的疲劳寿命提供参考依据。结果表明，采用对数下的概率分布能够较优的反映其疲劳寿命存活概率关系.相对而言,采用含有三个参数的Weibull分布能够较好拟合疲劳寿命与存活概率关系。对于GH4133B的裂纹扩展试验，本文先对该材料下试验数据进行Paris公式的不确定性量化校准，结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛方法（MCMC)，采用无先验信息获得模型参数的后验分布。利用Winbugs软件和R语言分别对Paris公式进行贝叶斯理论建模分析和最小二乘法

6、拟合分析，对比这两种方法下的模型参数，为模型的参数优化提供一种新的思路。在对将应力比、应力强度因子和裂纹扩展速率同时考虑的Walker模型中，采取同样的方法进行贝叶斯理论的分析。关键词：存活概率模型；疲劳寿命；疲劳裂纹扩展；贝叶斯理论I湘潭大学硕士学位论文AbstractGH4133Bisanickel-basesuperalloymodifiedbyaddingZrandMgonthebasisofGH4133.Thematerialismainlyusedintheturbinediskbetweenthecombustionchamberandthe

7、tailnozzlewhosetemperatureisabove600°Candbelow1000°C.Becauseturbinedisksplayanimportantroleintheperformanceofaircraftengines,andtoconstructheirmaterialsisatoppriority.ThispaperbasedonthefatiguetestandcrackpropagationtestconductedbyGH4133B,andcombinestheknowledgeofprobabilitytheory

8、andmathematicalstatisticstoanalyz