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增压器涡轮叶轮极端载荷下动态可靠性模型

农业机械学报 2011年第7期42卷 32-35,49页

作者：王正王增全郭凯邓春龙中国北方发动机研究所柴油机高增压技术国防重点实验室大同037036

分析了叶片单元数与载荷作用次数对涡轮叶轮可靠性的影响,建立了极端载荷作用下增压器涡轮叶轮的动态可靠性模型与失效率计算模型。分析了涡轮叶轮的结构特点,建立了能体现叶片数影响的涡轮叶轮强度概率分布函数。针对增压器涡轮叶轮由... 详细信息

分析了叶片单元数与载荷作用次数对涡轮叶轮可靠性的影响,建立了极端载荷作用下增压器涡轮叶轮的动态可靠性模型与失效率计算模型。分析了涡轮叶轮的结构特点,建立了能体现叶片数影响的涡轮叶轮强度概率分布函数。针对增压器涡轮叶轮由超速这种极端载荷所引起的失效模式,以载荷作用次数为寿命度量指标,建立了能体现叶片单元数、载荷、强度以及工作循环次数影响的涡轮叶轮可靠性模型、失效率计算模型以及平均寿命模型。以某型增压器为例,研究了涡轮叶轮可靠度与失效率随工作循环次数的变化规律。研究表明:随着工作循环次数的增加,涡轮叶轮的可靠度逐渐降低,失效率逐渐减小且趋于一个稳定值。与传统方法相比,所建模型可以更加准确地对涡轮叶轮的可靠性进行分析与评价。

关键词：增压器涡轮叶轮叶片数可靠性失效率极端载荷

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涡轮叶轮用铸造高温合金的热等静压处理研究

兵器材料科学与工程 2011年第4期34卷 67-69页

作者：张树才郭志俊王跃旗李爱民王晋伟冯云虎中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103 中国兵器工业第七〇研究所山西大同037036 大同北方天力增压技术有限公司山西大同037036

对涡轮叶轮用铸造高温合金进行热等静压处理。结果表明,通过热等静压处理,铸造高温合金的疏松缺陷减少,显微组织均匀细化,合金致密度提高,而且力学性能得到了改善。

关键词：涡轮叶轮铸造高温合金热等静压

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增压器涡轮叶轮温度场分析与测试方法研究

增压器涡轮叶轮温度场分析与测试方法研究

作者：杜鹃中北大学

学位级别：硕士

涡轮叶轮是增压器中的高热负荷零件,它面对发动机所排出的600～1000℃左右的高温燃气。燃气热量引起的零件升温会使它的材料性能下降,并且引起热应力和热变形,引起材料高温蠕变,引起零件的振动性能发生改变等一系列问题,直接影响到零件... 详细信息

涡轮叶轮是增压器中的高热负荷零件,它面对发动机所排出的600～1000℃左右的高温燃气。燃气热量引起的零件升温会使它的材料性能下降,并且引起热应力和热变形,引起材料高温蠕变,引起零件的振动性能发生改变等一系列问题,直接影响到零件的可靠性和增压器的工作可靠性,因此通过试验研究的方法,掌握涡轮叶轮温度场测试方法和准确的温度场分布具有重要的理论价值和实用价值。为了测试的准确性,本文采用热电偶法和示温漆法针对不同叶片进行对比测温的方案。示温漆法即是在不同的涡轮叶片上涂覆上选定的示温漆,示温漆在特定的温度会变色,并将保持所经历最高温度对应的颜色,从而得到涡轮叶片的温度。热电偶法是将红外信号发生器改装后装在涡轮增压器的压气机的轴端上,与热电偶温度传感器组成“热电偶-红外近场遥感测试系统”,使传感器测得的数据通过红外发射器无线传输给外界的接收设备,实现增压器涡轮叶片的瞬间测温。本文通过对涡轮叶轮内部通道的流动特性分析、温度场分析以及测试传感器对涡轮叶片工作强度的影响研究,确定了涡轮叶轮温度场测试的总体方案和测温的可行性。

关键词：增压器涡轮叶轮示温漆法热电偶温度传感器近场遥测装置

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100kW微型燃机涡轮叶轮强度及振动分析

100kW微型燃机涡轮叶轮强度及振动分析

作者：吴文峰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

微型燃气轮机发电系统具有高供电密度及快速供电特性,因而其在军事与应急供电方面极具潜力,得到了有关部门的高度重视。然而,由于其高速与高温运转特性,极易出现涡轮叶轮强度不足或振动过大等问题。因此,研究涡轮叶轮强度及叶片固有振... 详细信息

微型燃气轮机发电系统具有高供电密度及快速供电特性,因而其在军事与应急供电方面极具潜力,得到了有关部门的高度重视。然而,由于其高速与高温运转特性,极易出现涡轮叶轮强度不足或振动过大等问题。因此,研究涡轮叶轮强度及叶片固有振动特性以排除叶片故障,提高可靠性,一直是燃气轮机设计、生产和使用中十分关注的具有重要理论意义和工程应用价值的问题。本论文针对高转速环境下100kW微型燃机涡轮叶轮,应用有限元分析方法,进行了涡轮叶轮的强度优化设计及振动特性分析。首先对叶轮最初的设计方案进行了计算,在原设计方案结构不能满足强度要求的情况下,改进了叶轮结构设计方案,使改进后的结构满足了强度要求;进而计算了改进后的叶轮在离心力和温度梯度载荷作用下的应力,结果表明在离心力和温度梯度载荷作用下的叶轮仍能满足强度要求;为了探索高效计算方法,又用循环对称应力分析方法进行了试算,验证了对于具有循环对称结构实体,可用循环对称应力分析方法来代替整体模型进行计算的结论。对涡轮进行的振动特性分析表明,振动安全裕量能够满足要求。试验结果表明,计算结果与试验结果是吻合的,说明论文对涡轮叶轮的强度及振动分析所采取的研究方法是可信的。

关键词：涡轮叶轮有限元强度固有频率 ANSYS软件

强瞬变载荷下涡轮叶轮高低周复合疲劳可靠性分析方法

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强瞬变载荷下涡轮叶轮高低周复合疲劳可靠性分析方法

作者：单元浩电子科技大学

学位级别：硕士

涡轮是能源与动力装备的核心部件之一,长期受到离心载荷和气动载荷的耦合作用,服役环境极端复杂,疲劳失效问题愈加突出。因此,在极端环境下涡轮的疲劳寿命预测及可靠性评估,已成为能源与动力装备涡轮安全服役的关键问题。具体来说,涡轮... 详细信息

涡轮是能源与动力装备的核心部件之一,长期受到离心载荷和气动载荷的耦合作用,服役环境极端复杂,疲劳失效问题愈加突出。因此,在极端环境下涡轮的疲劳寿命预测及可靠性评估,已成为能源与动力装备涡轮安全服役的关键问题。具体来说,涡轮工作的主循环产生低周载荷,工作过程中的振动产生高周载荷。因此,涡轮受到低周载荷叠加高周载荷的交互作用,导致高低周复合疲劳失效。同时,涡轮在工作过程中因外部因素产生强瞬变载荷,在强瞬变载荷下的疲劳失效问题也受到关注。因此,为保障涡轮使用的安全性,在强瞬变载荷及高低周复合载荷下对其进行疲劳寿命预测和可靠性分析具有重要意义。围绕上述问题,本论文针对涡轮叶轮开展如下研究:(1)涡轮叶轮多源不确定性的量化。涡轮叶轮通常在多源不确定性下承受复杂载荷,对其疲劳寿命预测与可靠性评估有重要影响。因此,本论文通过将拉丁超立方抽样方法与有限元分析相结合,对材料属性参数、几何参数和承受载荷的不确定性进行量化,建立涡轮叶轮在多源不确定性下的有限元仿真模型。(2)强瞬变载荷下涡轮叶轮疲劳分析。针对涡轮叶轮所受强瞬变载荷这一工程实际,对于载荷幅值变化较大的强瞬变载荷问题,考虑载荷的相互作用,基于等损伤曲线提出一种非线性累积损伤模型。为验证所提出模型的准确性与可行性,基于3种材料的实验数据,与现有模型进行对比。(3)涡轮叶轮高低周复合疲劳分析。本论文概述了高低周复合疲劳的相关理论,探讨了4个高低周复合疲劳参量对材料高低周复合疲劳寿命的影响,并在考虑高周载荷与低周载荷交互作用的基础上建立一种高低周复合疲劳寿命预测模型。基于3种材料及涡轮叶片的实验数据,对比现有模型,对所提出模型的可行性、准确性进行验证。(4)涡轮叶轮概率疲劳寿命预测与可靠性分析。基于多源不确定性下涡轮叶轮结构有限元仿真分析和Fatemi-Socie模型,对涡轮叶轮进行概率疲劳寿命预测及结构可靠性分析。同时,对比分析所提出模型和Miner法则对涡轮叶轮的疲劳寿命预测与结构可靠性分析结果。结果显示,所提出模型为准确预测涡轮叶轮的寿命及提高可靠性提供了参考依据。

关键词：涡轮叶轮强瞬变载荷高低周复合疲劳寿命预测可靠性分析

涡轮叶轮热喷涂修理分析及激光熔融沉积法的应用探讨

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航空维修与工程 2020年第9期 72-75页

作者：冯志伟武汉航达航空科技发展有限公司

波音和空客飞机发动机起动机上的核心部件涡轮叶轮均为钛合金TC4材质,在使用过程中其轴承位会出现磨损超标情况,厂家推荐使用金属热喷涂钼的方法来修复。本文对涡轮叶轮进行热喷涂修复后的使用现状进行了分析,并提出用激光熔融沉积法来... 详细信息

波音和空客飞机发动机起动机上的核心部件涡轮叶轮均为钛合金TC4材质,在使用过程中其轴承位会出现磨损超标情况,厂家推荐使用金属热喷涂钼的方法来修复。本文对涡轮叶轮进行热喷涂修复后的使用现状进行了分析,并提出用激光熔融沉积法来修复此类钛合金涡轮叶轮的可行性。

关键词：涡轮叶轮热喷涂激光熔融沉积法

空气起动机K424合金动力涡轮叶轮轮毂的微裂纹研究

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铸造技术 2018年第10期39卷 2392-2397页

作者：尹霞左志坚蔡瑜湖南化工职业技术学院机电学院湖南株洲412000 株洲中航动力精密铸造有限公司湖南株洲412000

将K424镍基等轴晶高温合金整体动力涡轮叶轮在大功率起动1 000次后故障件与定型件、样机件对比,对叶片与轮毂转接处微裂纹及断口形貌、化学成分、力学性能、金相组织等的变化规律以及形成机理进行了研究。结果表明,故障件的微裂纹属于... 详细信息

将K424镍基等轴晶高温合金整体动力涡轮叶轮在大功率起动1 000次后故障件与定型件、样机件对比,对叶片与轮毂转接处微裂纹及断口形貌、化学成分、力学性能、金相组织等的变化规律以及形成机理进行了研究。结果表明,故障件的微裂纹属于交变应力作用下的低周疲劳断裂,裂纹源位于轮毂表面附近,沿着碳化物边界扩展;晶界强化元素B,Zr偏低,组织形貌存在一定量骨架状碳化物相等缺陷,这些因素导致了K424涡轮叶轮叶片与轮毂转接处微裂纹的形成。

关键词： K424合金涡轮叶轮断口形貌金相检查微裂纹