离心压缩机叶片材料fv520b-i的超高周疲劳寿命研究

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1、犬拔？大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾＾ＦＶ５２０Ｂ－离心压缩机叶片材料Ｉ的超髙‘周疲劳寿命研究、／机械设计及理论丨１学科去作者姓名——Ｈ龙？十’＾指导教盡授日期２０１５年６月答辩‘１硕士学位论文ＦＶ５２０Ｂ－离心压縮机叶片材料Ｉ的超髙周疲劳寿命研究－ＧｉａＦａｔｉｕｅＬｉｆｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｅｎｔｒｉｆｕａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒｇｇｇＩｍｅｅｒｅｒ－ｐｌｌＭａ

2、ｔｉａｌＦＶ５２０ＢＩ作者姓名：王金龙学科、专业：机械设计及理论学号：２１２０４２３３指导教师：张元良完成日期：２０１５．５．５式遠理工太含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在

3、论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。ｉ１趣学位论文题目：系名命贫６邊日期＇作者签名；土：年月／日大连理工大学硕士学位论文摘要Ｖ５２０Ｂ－Ｉ高强度钢Ｆ被广泛用于压缩机叶片的生产与制造，叶片也是设备发９生故障比较集中的位置，疲劳寿命要求达到１０以上，属于超高周疲劳范围。大量的疲劳实验证明，，在零部件实际的使用过程中内部夹杂物是引起超高周疲劳失效的主要原因，随着循环载荷的不断作用，内部非金属夹杂物导致疲劳裂纹萌生并扩展－，使得ＦＶ５２０ＢＩ的疲劳性能降低，最终发生破坏。这种破坏是不可逆

4、－的，并且没有任何征兆，将会造成极大的危害。然而目前尚未建立针对ＦＶ５２０ＢＩ的超高周疲劳寿命预测模型，相关数据也十分匮乏。因此首先明确离心压缩机工一５２０－作时的受力情况，分析ＦＶＢＩ的疲劳性能、疲劳强度，建立个针对存在内一－部非金属夹杂物情况的ＦＶ５２０ＢＩ的疲劳寿命的预测模型是个重要的研宄课题。本文首先针对大型离心压缩机在实际工况中的三种工作状态进行了定性的模拟分析，。结果发现在叶片前端与盖盘和底盘的接触位置应力较大属于发生疲劳失效的危险位置。５２０Ｂ－然后采用超声疲劳系统对ＦＶ：ｉ试件进行了疲劳试验，得到了疲劳寿命等实

5、验数据，。采用扫描电镜显微镜和光学显微镜对试件断口进行观察并测量夹杂物尺寸－－，以实验应力幅值与疲劳寿命为基础得到ＦＶ５２０ＢＩ的ＳＮ曲线，为后续疲劳寿命预测模型的建立打下基础。观察发现明显的ＧＢＦ（ＧｒａｎｕｌａｒＢｒｉｇｈｔ“”Ｆａｃｅｔ）区和鱼眼区特征，表明了在超高周疲劳情况下内部夹杂物与氢元素对疲劳性能的影响。以断裂力学为理论基础，根据己有的比较成熟的理论，将夹杂物等效为疲劳裂纹处理，根据应力强度因子与应力强度因子幅值的关系，建立了疲劳强度与夹杂物尺寸的关系。结合氢元素以及应力比ｒ对疲劳强度的影响，对疲劳强度进行了修正

6、，修正后的模型与实验结果相吻合。最后在经典微观位错、能量理论和Ｐａｒｉｓ公式的基础上，将疲劳裂纹萌生寿命模型和扩展寿命模型进行整合，确定了基于内部夹杂物的超高周疲劳寿命预测模型，。根据疲劳实验数据对模型中与材料相关的参数进行了拟合得到了针对ＦＶ５２０Ｂ－Ｉ的疲劳寿命预测模型，并将实验数据与预测结果进行了比较，误差均在可以接受的范围，。该模型以夹杂物尺寸为变量考虑了氧元素以及应力比的影－响，因此可以用于ＦＶ５２０ＢＩ存在内部非金属夹杂物情况下的疲劳寿命预测。一ＦＶ５２０Ｂ－Ｉ对的疲劳特性的研宄是项理论上有难度、实践性很强，同时又具有

7、重要的社会意义和经济价值的工作。－关键词：疲劳寿命Ｖ５２０ＢＩ心压缩机；疲劳强度夹杂物；Ｆ；离；；Ｉ离心压缩机叶片材料ＦＶ－５２０ＢＩ的超高周疲劳寿命研宄ａ－ＦａｕｅＬｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｎｒａＧｉｇｔｉｇｉｆＣｔｉｆｕｇｌＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＩｍｐｅｌｌｅｒＭａｔｅｒ－ｉａｌＦＶ５２０ＢＩＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｉｓｉｍｐｅｌｌｅｒｖａｎｅ，－ｗｈｉｃｈｉｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｗｉｔ

8、ｈｈｉｇｈｓｔｒｅｎ