圆弧榫连接结构微动疲劳寿命预测模型研究

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1、中图分类号：V231论文编号：102870215-S075学科分类号：082502硕士学位论文圆弧榫连接结构微动疲劳寿命预测模型研究研究生姓名李奇璇学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向结构强度与完整性指导教师崔海涛教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergy&PowerEngineeringResearchonFrettingFatigueLif

2、ePredictionofDove-tailedJointwithArcContactSurfaceAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringByLiQixuanAdvisedbyProf.CuiHaitaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMar,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要微动疲劳损伤广泛存在于各种连接结构的紧密配合件中。据统计，在航空发动机中，榫连接结构的破坏占发动机破坏率的17%以上，所以对航空发动机榫连接结构

4、进行微动疲劳性能研究具有重要意义。本文针对航空发动机压气机燕尾榫连接结构的微动疲劳寿命进行研究，论文的主要内容包括以下三个方面：首先，针对航空发动机压气机燕尾榫结构的微动疲劳问题，对榫头和榫槽分别为圆弧-平面和平面-平面两种接触形式的钛合金模拟试验件，进行了微动疲劳试验。结果表明，微动疲劳寿命随着疲劳载荷的增加而降低；圆弧-平面接触形式榫连接结构的微动疲劳寿命明显高于平面-平面接触形式结构；在试验所选取的榫头接触面圆弧半径分别为30mm、50mm和100mm的三种结构中，圆弧半径为30mm的燕尾榫结构微动疲劳寿命

5、最长。其次，使用损伤力学理论，通过对榫连接结构的接触有限元分析，基于Lemaitre提出的热力学耗散余势能模型，从钛合金材料的基本特性入手，通过引入微动损伤区域局部塑性应变率进行修正，提出了适用于榫连接结构的微动疲劳寿命预测模型，通过对平面-平面和3种平面-圆弧接触形式的燕尾榫结构微动疲劳寿命预测，所得预测结果与试验寿命均在2倍误差分散带之内。最后，利用本文建立的微动疲劳寿命预测模型，预测了不同榫头圆弧半径的圆弧-平面接触形式榫连接结构的微动疲劳寿命，分析结果表明，圆弧-平面接触形式结构中，榫头接触圆弧半径在50

6、~80mm之间时，微动疲劳寿命较长。关键词：榫连接，圆弧接触面，微动疲劳，寿命预测，有限元，损伤力学，钛合金I圆弧榫连接结构微动疲劳寿命模型研究ABSTRACTFrettingdamagewidelyoccurstothejunctionbetweentwomechanicalcomponents.Accordingtostatistics,thedamageofthedovetailedjointsaccountsformorethan17%ofenginedamage.Soitisofgreatsignifi

7、cancetodoresearchesoffrettingfatigueofthedovetailedjointsintheengine.Soresearchoffrettingfatigueofthedovetailedjointsintheenginecompressoriscarriedout.Themaincontentofthisthesisincludesthefollowingseveralaspects.First,todealwiththefrettingfatigueproblemofthee

8、nginedovetailedjoints,inthispaper56frettingfatiguetestsusingtwotypesofdovetailedjoinspecimensarepresented,onetypehasthearctoplanecontactsurfaceandtheotheradoptsplanetoplanecontactstyle.Th