gh901合金的高低周復(fù)合疲勞及其累積損傷研究

1、● ● 第 i 。 茜 增 刊航 空 材 料 學(xué) 報(bào) V o 1 ． 1 0 - S u p1900年 9月 J ． OFAERONAUTI CAL M ATERI ALSSe p t ． 1090G H 9 0 1 合 金 的高低周 復(fù)合 疲 勞 及其累 積損傷 研 究 陶表福 候靜泳 謝 濟(jì)洲摘 要 采 用光 滑 圓捧和 中心孔 板 片試 樣， ~ G Hg o l 臺(tái)盎 室溫 高低周 復(fù)合 疲 勞進(jìn)行 了 系 統(tǒng)的 研 究

2、 。結(jié) 果表 明，如 按 一 定方 式分 解 復(fù)合 循環(huán) 波 形， 則 利用 線性 累積 損 傷 規(guī)律 能較 準(zhǔn)確 地 珥測 復(fù)臺(tái) 循 環(huán) 疲 勞壽 命；復(fù) 合循 環(huán) 下的 疲勞裂 紋 擴(kuò)展 速 率 按 線 性選 加法 和均 方 根應(yīng) 力 強(qiáng) 度 因子 變程 法 ．能 作 出比 較準(zhǔn)確 的預(yù) 測 。一、 前 言 目前 ，國內(nèi)外在 開展 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整 性的 研究 中 ，對(duì) 高，低周復(fù)合 循環(huán)載荷下 導(dǎo)致 發(fā) 動(dòng)機(jī) 葉片及輪盤榫齒部位

3、的疲 勞失效 問題極 為重視 。英國 的斯 貝5 1 卜5 W ，RB 2 1 l 及美 國的F lO 0 發(fā)動(dòng)機(jī) 曾因出現(xiàn)此類故障而縮短壽 命 ”高低周 復(fù)合疲 勞 ，實(shí)際上是 研究 高周 次循 環(huán)振 動(dòng)對(duì) 主循環(huán)低周疲勞 的影 響。人們對(duì) 此 問題 的認(rèn)識(shí) 曾經(jīng)歷過以 f三個(gè) 階段 ：( 1 ) 開 始時(shí)認(rèn)為轉(zhuǎn)動(dòng)部件主要是高周疲勞 ，并 以此作為 強(qiáng)度 設(shè)計(jì) 和壽命 估算 的依據(jù) 。( 2 ) 認(rèn)為高周 振動(dòng)應(yīng) 力水平較低 ， 且

4、可 以控制 ，而地一 空 一 地 的低循 環(huán)應(yīng) 力水平卻很大 ，因此 ，轉(zhuǎn)入 主要考慮材料 的低周疲勞 問題 。( 3 ) 單一 的高或低周疲勞 ， 不能 反映地一 空一 地 實(shí)際循環(huán)受 載過程 ，認(rèn) 為高周 振動(dòng)應(yīng)力雖 小 ，但迭加在低周主 循環(huán)上所起 的 怍用 卻很大 ，從而進(jìn) 入高低周 復(fù)合 循環(huán) 疲勞的研究．， 本文根 據(jù)航 空發(fā)動(dòng)機(jī) 輪盤 的受力情 況及其壽命 估算 的需要 ，開展 了對(duì) GH9 0 1 合金 高 低周復(fù)合

5、疲勞行為及其裂 紋擴(kuò)展 速率 的系統(tǒng)性試 驗(yàn)研究 ，同時(shí) ，對(duì)其疲 勞壽命及裂 紋擴(kuò)展 速率 的累 積損傷規(guī)律進(jìn)行 了探 討 ，以便 為輪 盤的壽命估算提供依 據(jù)。二 、實(shí)驗(yàn)程序 GHg 0 1 臺(tái)金的 f b 學(xué)成 分 如表l示 ，其常規(guī)力 學(xué)性能 見 表 2試 樣采 用光滑 圃棒和帶 l 『 】 心扎板試 樣 其形狀 與尺 寸見圖l全部試 樣均從輪盤 嘏件上經(jīng) 向切取 。 光滑 試樣 上由于 帶兩個(gè) 凸臺(tái) ，因此 ，計(jì) 算應(yīng) 變時(shí)按

6、 文獻(xiàn) 給出 的公式 進(jìn)行 修正。維普資訊 http://www.cqvip.com ● ● 增刊G H9 0 1 臺(tái)金的高低周復(fù)合 疲勞及其累積損傷研究 3 7囪 2( a ) 光 滑試 拌的 加 載參 數(shù)與 波形 ；( b ) 中 心孔 扳片 的 加 載參 數(shù) 與 波形 三、試驗(yàn) 結(jié)果 圖 3 讀 數(shù) 顯懶 鏡 放 置示 意 圈1 ． 光 滑試 樣 的 盛 勞性 能 按圖 2所示的加載參數(shù)及 波形 ．得 到主 、次及復(fù)合循環(huán)

7、的結(jié) 果 ．并按 文 獻(xiàn) “的處理 方 法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ，給 出的概率 壽 命P — N曲線 圈如圖4 所示 。圖中主循環(huán)試驗(yàn) 的加載 頻率 為0 ． 6 7 Hz ，次循 環(huán)為 4 ． 3 Hz 。需要 指出 的是 為了縮短試 驗(yàn) 周期 ，將主 循環(huán) 試驗(yàn) 的梯形 波 簡化成 三角渡來進(jìn)行。 為了驗(yàn) 證將這 種地一 空一 地 循環(huán)的梯形渡簡化成三 角 波是否可行 ，預(yù) 先 進(jìn)行 了帶 上峰值保時(shí)3 秒 的梯形波試驗(yàn) ． 結(jié)果 表明 ，