杨茂
- 作品数：6 被引量：13H指数：3
- 供职机构：西北工业大学动力与能源学院更多>>
- 发文基金：国家留学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术更多>>
- 基于晶体塑性的涡轮盘短裂纹扩展模拟方法被引量：2
- 2022年
- 针对低周疲劳载荷下发动机涡轮盘早期短裂纹扩展行为,提出适用于工程结构的耦合晶体塑性(CP)理论和扩展有限元方法(XFEM)的多晶短裂纹模拟方法。该方法采用晶体内总累积分解切应变作为裂纹扩展判据并使裂纹沿最活跃滑移系对应的滑移平面传播。框架采用子模型技术/分区域网格细化以及宏-介观本构结合的方法解决真实工程结构和微观模型尺度不匹配的问题,在可接受的计算代价下预测了涡轮盘危险截面处的短裂纹扩展路径及速率。结果表明该结构内早期裂纹生长路径及速率受到晶体取向的影响而出现较大分散性,同时验证了基于CP-XFEM的框架在预测工程结构短裂纹扩展寿命及分散性上的可行性。
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- 关键词：涡轮盘高温镍基合金短裂纹
- 车削表面及微观结构影响小裂纹形核扩展概率模型
- 2023年
- 车削试件疲劳行为受表面状态及材料微观结构影响显著。为提高对车削件初始寿命及分散性的预测精度,将车削表面粗糙度、残余应力及材料微观结构作为输入参数,提出综合考虑以上因素影响的随机小裂纹形核扩展概率模型。针对高温合金X材料,在开展试验的数据基础上,识别刀痕深度、残余应力及晶粒尺度随机分布参数,并建模,进而识别了晶体塑性本构、小裂纹形核及扩展模型参数。对高温合金X盘坯不同晶区取样等直棒试件宏观裂纹的萌生过程仿真结果表明:当前模型各晶区仿真寿命抽样分布±2σ区间全覆盖相应试验寿命,且寿命均值在试验寿命均值1.1倍分散带内。此外,模型仿真的萌生裂纹宏观形貌与试验观测断口形貌相仿。
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- 关键词：表面粗糙度残余应力材料微观结构
- 基于塑性应变能的中低周疲劳概率寿命模型被引量：4
- 2018年
- 由于材料、尺寸以及载荷等的分散性,涡轮盘疲劳寿命存在较大的分散性。在充分考虑材料加卸载应力、应变及应力比对疲劳寿命影响的基础上,提出了一种适用于中低周疲劳的塑性应变能概率寿命模型。该模型在考虑材料、尺寸和载荷等导致寿命分散的因素的基础上,重点考虑了循环应力应变曲线的分散性,结合根据应力比的二次插值,获得了插值范围内任意应力比下的塑性应变能损伤参量与疲劳寿命的关系。运用所提概率寿命模型结合响应面法与蒙特卡洛法对某涡轮盘螺栓孔模拟试件进行了概率寿命分析。结果显示,模拟试件的计算结果与试验结果的中位寿命仅相差0.22%,寿命分散系数相差5.81%,说明本概率寿命模型概率寿命预估精度高。
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- 关键词：应力比
- 考虑缺口和体积效应的轮盘等效体积概率寿命分析方法被引量：4
- 2018年
- 航空发动机轮盘的疲劳破坏多伴有缺口效应和体积效应。为了研究缺口效应和体积效应对疲劳寿命的影响,采用修正Walker模型考虑平均应力的影响,建立能统一描述各应力水平下疲劳寿命分布的三参数Weibull模型,在"等概率寿命、等损伤"的基本思想下,将轮盘大应力区的危险体积转换为具有相同损伤的等效体积,进而利用Weibull最弱环理论可获得具有缺口效应和体积效应的轮盘危险部位在任意失效概率下的疲劳寿命。对两种不同厚度(4mm和6mm)的涡轮盘螺栓孔模拟试件进行概率寿命预估,并与试验结果及应力体方法预估结果进行对比。结果显示,本方法对两种模拟试件的概率寿命预估结果最大误差在30%左右,在中位、高可靠度时的最大预估误差为-23.2%,预估精度高于应力体方法。
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- 关键词：轮盘体积效应
- 喷丸残余应力及夹杂影响小裂纹仿真概率模型
- 2023年
- 提出考虑喷丸残余应力及内部夹杂影响的随机内部小裂纹形核扩展概率模型,实现构件内部疲劳裂纹萌生过程的仿真。针对高温合金X,在开展试验的数据基础上,识别模型所需的残余应力分布参数、“形核相关”夹杂尺寸分布参数、微观结构相关塑性本构参数及小裂纹形核扩展参数。模型成功预测喷丸等直棒两种主要的形核方式:残余拉应力平衡层夹杂形核及无残余应力区夹杂形核。与试验对比,模型预测内部裂纹萌生寿命及其分散精度高,残余拉应力平衡层预测萌生寿命中值误差为2%,-3σ寿命误差为37%,无残余应力区预测萌生寿命中值误差为3%,-3σ寿命误差为3%;此外,模型仿真的内部裂纹形貌为“鱼眼形”,贴合试验件断口形貌。
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- 关键词：喷丸残余应力夹杂
- 任意应力比下涡轮盘的塑性应变能寿命模型被引量：4
- 2017年
- 以首次加、卸载时由于塑性变形导致循环应力应变曲线偏离弹性线的面积为损伤参量,从能量的角度建立了塑性应变能寿命模型,并运用平方插值的方法获得了任意应力比下塑性应变能和疲劳寿命的关系.利用某发动机涡轮盘的螺栓孔模拟试件与级间盘的跑道孔模拟试件的试验结果进行验证与对比.结果显示:根据应力比采用平方插值时塑性应变能寿命模型计算精度更高.螺栓孔试件的计算寿命与试验结果相差9.42%;跑道孔试件仅相差1.88%.总体上看,该模型计算结果与试验结果吻合很好,具有较高的精度.
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- 关键词：涡轮盘应力比
