短壽命發(fā)動機結構高溫強度分析方法研究.pdf

1、短壽命渦輪發(fā)動機是巡航導彈等無人飛行器的動力裝置。由于具有一次性使用的特點，低成本是這類發(fā)動機的一項重要設計要求。然而在降低成本的同時，必須保證發(fā)動機具有高可靠性，即保證發(fā)動機結構具有足夠的強度和壽命。因此，開展短壽命發(fā)動機結構的強度和壽命預測方法研究具有重要的工程意義。
　　本文針對短壽命發(fā)動機高溫部件強度設計分析的需要，選取某發(fā)動機高溫部件用材料TC11鈦合金，開展了短壽命范圍內發(fā)動機結構高溫持久壽命預測方法的研究和驗證。主要

2、工作和結果如下：
　　開展了TC11鈦合金的高溫拉伸和蠕變/持久試驗，獲得了TC11鈦合金在500℃下的拉伸應力-應變曲線和蠕變曲線，以及11～110小時范圍內的短壽命持久數(shù)據(jù)。開展了TC11鈦合金缺口件的高溫持久試驗，獲得了三種不同缺口圓棒試樣在500℃下的持久壽命數(shù)據(jù)。
　　采用非線性各向同性硬化模型分別建立了TC11鈦合金的工程應力應變彈塑性本構方程和真實應力應變彈塑性本構方程。結果表明，非線性各向同性硬化模型可以很好

3、地描述TC11鈦合金在500℃下的工程應力-應變曲線和真實應力-應變曲線。采用θ參數(shù)法分別建立了TC11鈦合金的工程應力蠕變本構方程和真實應力蠕變本構方程，對比結果表明：θ參數(shù)法可以較好地描述TC11鈦合金高溫蠕變曲線的三個階段。
　　評估了三種基于小變形有限元分析的缺口圓棒持久壽命預測方法。結果表明：基于缺口圓棒的最小截面的面積平均有效應力，結合材料的熱強綜合參數(shù)持久壽命方程，可獲得相對較好的壽命預測結果，持久壽命預測結果均分布