直升机发动机部件裂纹扩展寿命估算研究

《直升机发动机部件裂纹扩展寿命估算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、总第161期2010年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．161No．12010文章编号：1673—1220(2010)01-031-03直升机发动机部件裂纹扩展寿命估算研究蒋建军1，王安平2，程军利1(1．总参陆航部驻西安地区军事代表室，陕西西安710065；2．总参陆航部驻景德镇地区军事代表室，江西景德镇333001)摘要本文基于应力强度因子理论分析，给出了裂纹断裂和扩展程度的预测方法并导出了裂纹断裂临界尺寸公式；通过描述裂纹扩展速率的Pads公式，导出了裂纹扩展寿命计算公式，最后给出了某型直升机发动机部件裂纹扩展寿命

2、估算的实例。关键词断裂；应力强度因子；裂纹扩展；寿命中图分类号：V231．95文献标识码：ATheResearchonCracklePropagationLife-Spanof●1一■J～·anAero-EngineUomponentsJIANGJianjunl，WANGAnpin92，CHENGJunlil(1．ThePLAGreneralStaff§ArmyAviationBureanandWorkintheXi台．nDelegateOffice，)【i，舳710068，China；2．ThePLAGeneralStaff§ArmyAviationBu

3、reanandWorkintheJingdezhenDelegateOffice，Jingdezhen333001，China)AbstractBasedonthetheoryanalysisofstressstrengthfactor，amethoddistinguishingthedegreeofthecrackandpropagationisdevelopedandthecriticalcracksizeformulaisgiven．Throughthea-nalysisoftheformulationParisdepictingthecrackpr

4、opagationrate，allequationofestimatingthecrackpropagationlife—spanisbroughtout．Anexampleusingthiswayissivenattheendofthises-say·Keywordscrack；stressstrengthfactor；crackpropagation；life—span1前言结合近来在某型直升机用发动机部件维修过程中发现的裂纹问题，查阅相关资料进行了研究。疲劳是指材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化。在疲劳分析中，由于无法描述这种裂纹从微观缺陷

5、发展至宏观裂纹直至断裂的规律，只能笼统地假定一种疲劳损伤，而且将其线性化，把疲劳破坏的过程视为疲劳损伤的累计过程。而疲劳断裂过程实际上是结构的微小缺陷不断扩展直至达到断裂的临界条件而使结构断裂的过程。在飞行器飞行中曾多次发生结构在其疲劳安全寿命期内过早发生断裂而导致空难的事件，究其原因，主要是结构存在裂纹所致。如果以裂纹作为损伤，建立起描述含裂纹(缺陷)体的应力应变场的方法，提供含裂纹体的断裂准则，给出裂纹扩展规律，那么疲劳断裂过程将得到真实准确的描述。收稿日期：2009-03-04．作者简介：蒋建军(1977-)，男，工程师，主要研究方向：航空液压控制产

6、品的军检验收。·32·直升机技术总第161期2理论分析2．1应力强度因子裂纹可以分为张开型裂纹(I型)、滑开型裂纹(Ⅱ型)和撕开型裂纹(Ⅲ型)幢1。I型裂纹是低应力断裂的主因，最为危险，是研究的重点。一般情况下，裂纹尖端的塑性区域非常微小，可用弹性力学来分析裂纹的行为。裂纹尖端附近区域的应力应变场可由一个参量K来表征，它标志着裂纹尖端附近区域应力场强弱的程度，称为应力强度因子。对于无限大板的I型裂纹而言，其应力强度因子Ki=盯石孑(1)式中：tlr为名义应力；口为裂纹半长尺寸。在一般情况下，应力强度因子可写成如下形式：局=OtO"而(2)a为形状系数，大于

7、1，与板大小、裂纹大小、位置等有关。2．2裂纹断裂及裂纹扩展判据应力强度因子的大小决定了裂纹尖端附近区域的应力强度，当构件最大应力区足够大，体积内的应力都达到了材料特定的临界值时，即发生脆性断裂，因此，应力强度因子可以用来作为构件脆性断裂的判据，即：蜀=如(3)如为构件在静载荷作用下裂纹开始失稳扩展时的蜀值，即蜀的临界值，它是材料本身的性质．称为材料的平面应变断裂韧性。已知材料的断裂韧性值和在结构内根据无损探伤确定的裂纹尺寸和位置，根据式(2)、(3)，可以估算出裂纹失稳扩展、脆断的临界载荷：盯。：』警(4)盯c2——■=二L斗Ja√仃Ⅱ若已知材料的％和工

8、作载荷or，可估算构件允许的裂纹临界尺寸为：oc：上f垒12(5)