涡轮发动机喘振冲击动力学特性数值研究

1

作者 柴象海 郭保 +2 位作者 侯乃先 曹传军 王进春 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期128-133,共6页

喘振作为涡轮发动机典型故障形态,严重时可能导致压气机转静子碰摩失效,需要建立有效的分析方法。采用预置穿透的显式动力学数值仿真方法,分析喘振载荷下压气机转子叶片与机匣涂层刮蹭导致的叶片变形和损伤过程;采用压气机转子叶片表面... 喘振作为涡轮发动机典型故障形态,严重时可能导致压气机转静子碰摩失效,需要建立有效的分析方法。采用预置穿透的显式动力学数值仿真方法,分析喘振载荷下压气机转子叶片与机匣涂层刮蹭导致的叶片变形和损伤过程;采用压气机转子叶片表面非稳态载荷加载显式动力学数值仿真方法,获取叶片在实测喘振脉动压力作用下展开变形变化规律;采用压气机转子叶片冲击响应过程模态特性分析方法,获取叶片模态对喘振变形影响规律。涡轮发动机喘振冲击动力学特性数值研究结果表明,喘振状态压气机叶片动力学特性能够通过显式动力学数值仿真方法复现,能够为进喘导致的转静子径向和轴向碰摩故障机理分析、事故定位和过程复现提供依据。 展开更多

关键词 涡轮发动机 喘振 压气机叶片 径向碰摩 轴向碰摩 数值仿真

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水滴速度对涡扇发动机内涵进水量影响分析

2

作者 代晓晴 郭保 张云亮 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1717-1722,共6页

依据航空发动机适航规章中吸雨条款要求,对某无增压级风扇部件开展吸雨特性研究,用拉格朗日方法追踪不同水滴初始速度下其在风扇中的运动轨迹,获得了发动机内涵进水量,探讨了涡扇发动机在吸雨适航符合性验证中对喷水装置的喷水速度的要... 依据航空发动机适航规章中吸雨条款要求,对某无增压级风扇部件开展吸雨特性研究,用拉格朗日方法追踪不同水滴初始速度下其在风扇中的运动轨迹,获得了发动机内涵进水量,探讨了涡扇发动机在吸雨适航符合性验证中对喷水装置的喷水速度的要求,以支撑中国涡扇航空发动机吸雨适航符合性设计与验证。研究发现,某慢车转速下随着水滴速度的减小,撞击在风扇叶片等壁面上的雨水流量增大,且没有水滴能够穿过风扇叶片直接进入内涵,当水滴速度为250 m/s时,内涵进水量占总雨水流量的15.3%,为10 m/s时的19.1倍;在同一水滴速度下,随着分流环与风扇叶片间距的减小,内涵进水增加率增大;不同转速下,内涵进水量随风扇进口水滴初始速度的变化趋势是一致的,基本随着水滴速度的增大先增大后保持不变甚至略微减小。 展开更多

关键词 涡扇发动机 吸雨 水滴速度 运动轨迹 内涵进水量

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航空发动机整机结构分析及其在工程设计中的应用 被引量：2

3

作者 孙凯 宋会英 +2 位作者 王少辉 赵芝梅 周烁 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第2期69-75,共7页

航空发动机整机结构分析工作在发动机研制过程中扮演重要角色,伴随产品从方案定义到服役整个设计和制造过程。首先介绍整机结构分析的背景意义和研究进展、各大航空发动机整机OEM制造商与欧盟及相关高校所开展的研究工作。对于在发动机... 航空发动机整机结构分析工作在发动机研制过程中扮演重要角色,伴随产品从方案定义到服役整个设计和制造过程。首先介绍整机结构分析的背景意义和研究进展、各大航空发动机整机OEM制造商与欧盟及相关高校所开展的研究工作。对于在发动机工程研制过程中整机结构分析在模型规模、模型质量、分析效率等方面所面临的一系列挑战,提出在模型简化及混合分网、模型修正及确认、连接结构建模方法、结果工况组合输出以及集成平台软件等方面需要开展攻关和研究的技术。最后结合案例探讨整机结构分析在载荷输出、间隙控制、振动响应分析等方面应用。 展开更多

关键词 振动与波 整机有限元模型 模型确认 静力学分析 动力学分析

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航空发动机风扇机匣包容性等效试验与分析方法 被引量：15

4

作者 柴象海 张晓云 +1 位作者 侯亮 杨宵毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期162-167,共6页

针对硬壁机匣包容性问题,提出在发动机研制初期,通过风扇包容机匣等效试验件靶板冲击试验,模拟真实风扇叶片脱落机匣包容性过程,并通过材料高应变率试验拟合机匣材料在高应变率下的本构模型;建立基于简化试验结果的数值仿真模型标定及... 针对硬壁机匣包容性问题,提出在发动机研制初期,通过风扇包容机匣等效试验件靶板冲击试验,模拟真实风扇叶片脱落机匣包容性过程,并通过材料高应变率试验拟合机匣材料在高应变率下的本构模型;建立基于简化试验结果的数值仿真模型标定及机匣包容性分析模型修正方法,对风扇叶片脱落机匣包容性分析模型进行标定,建立高精度风扇机匣包容性仿真预测模型,用于风扇叶片脱落适航取证试验前仿真预测,以提高试验成功率、减少试验次数。通过数值仿真可拟合获得机匣包容厚度与叶片脱落载荷的关系,为风扇包容机匣设计提供厚度参数输入参考。 展开更多

关键词 航空发动机 包容机匣 等效试验 数值仿真分析

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风扇叶片结冰对航空发动机不平衡响应的影响 被引量：6

5

作者 侯乃先 郑李鹏 +1 位作者 余放 杨坤 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第2期363-366,共4页

航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子... 航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子不平衡。通过整机有限元模型研究了风扇叶片结冰对不同支撑轴承载荷和位移的影响;进一步研究了不平衡条件下转子和静子的间隙。研究结果表明风扇叶片结冰质量的最大工况为地面慢车状态,对一号轴承和二号轴承有一定的影响。提出的分析方法可以为风扇叶片防冰设计和验证提供指导。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片结冰 转子不平衡 转子动力学

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民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计 被引量：4

6

作者 李旦望 夏烨 陈垂文 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第17期7206-7211,共6页

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/外涵出口导流叶片(... 为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/外涵出口导流叶片(outlet guide vane,OGV)之间两段声衬的设计。首先,选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数;其次,在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明:所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源插入损失和低阶叶片通过频率(blade passing frequency,BPF)其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。 展开更多

关键词 大涵道比涡扇发动机 风扇机匣 声衬设计 WIENER-HOPF 管道声传播

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航空发动机风扇地面慢车关键结冰温度分析 被引量：3

7

作者 周宏奎 余放 杨坤 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期324-328,共5页

根据《航空发动机适航规定》中第33.68条"进气系统结冰"的要求,发动机需在地面慢车状态下进行结冰试验验证,并应在-9^-1℃的环境温度范围内选择结冰最严重的温度点作为试验温度。风扇是发动机首当其冲的结冰部件。为确定某型... 根据《航空发动机适航规定》中第33.68条"进气系统结冰"的要求,发动机需在地面慢车状态下进行结冰试验验证,并应在-9^-1℃的环境温度范围内选择结冰最严重的温度点作为试验温度。风扇是发动机首当其冲的结冰部件。为确定某型发动机风扇在该温度范围内的关键温度点,基于Messinger结冰热力学模型,利用FENSAP-ICE软件对风扇进行了结冰计算。通过结冰质量的比较分析,获得了风扇的关键结冰温度点。计算结果显示,风扇结冰质量随环境温度呈两个阶段的变化趋势:在-9^-6℃范围内,结冰质量不随温度变化,单个叶片保持在0.29 kg;在-6^-1℃范围内,结冰质量随温度升高呈二次曲线的下降趋势。因此从结冰质量的角度来看,风扇在地面慢车状态下的关键结冰温度为-9^-6℃。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇 地面慢车 关键结冰温度

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基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统建模与振动研究 被引量：6

8

作者 钱荣荣 骆敏舟 +2 位作者 赵江海 李涛 李露 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2268-2275,共8页

通过有限元分析建立滚珠丝杠驱动系统模型,分析系统的模态与振型,基于该振型结果且考虑丝杠导程对系统动态特性的影响,提出一种基于混合基函数的Ritz级数法,将该方法用于系统的轴向和扭转振动分析中,并建立基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动... 通过有限元分析建立滚珠丝杠驱动系统模型,分析系统的模态与振型,基于该振型结果且考虑丝杠导程对系统动态特性的影响,提出一种基于混合基函数的Ritz级数法,将该方法用于系统的轴向和扭转振动分析中,并建立基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统运动方程。通过数值仿真分析,给出了工作台在不同位置下的模态特性与振型变化,仿真结果表明工作台的位置变化对系统的轴向振动影响较大,对扭转振动影响较小。实验结果表明所提的建模方法能够准确预测系统的振动特性。 展开更多

关键词 滚珠丝杠驱动系统 振动 有限元分析 混合基函数 建模

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基于棒材拉伸试验确定金属材料真实应力应变关系的研究 被引量：27

9

作者 王少辉 李颖 +1 位作者 翁依柳 孙凯 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期138-143,共6页

根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部... 根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部位处于三向应力状态下,对计算得到的真实应力依据Bridgman的应力公式进行了修正。通过采用的真实应力应变的计算方法,对TC4材料单向拉伸的试验数据进行处理,获得了TC4材料的真实应力应变曲线。基于TC4真实应力应变曲线和拉伸试验条件,建立TC4材料单向拉伸试验的有限元模型,利用获得的力和位移曲线与单向拉伸试验获得的曲线进行比较,结果高度吻合,证明了这种计算真实应力应变方法的可行性和工程实用性。 展开更多

关键词 单向拉伸试验 颈缩 真实应力应变 体积不变原理 数值模拟

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褶皱缺陷的检测及对力学性能的影响研究 被引量：8

10

作者 张婷 黄爱华 李向前 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第8期78-83,共6页

褶皱是复合材料零件制造过程中一种常见的工艺缺陷,这种缺陷通常会对零件的性能产生较大的影响。通过制造含有不同褶皱缺陷的碳纤维增强树脂基复合材料试验件,研究了褶皱角对力学性能的影响,并对含有褶皱的拉伸和压缩试验件进行了有限... 褶皱是复合材料零件制造过程中一种常见的工艺缺陷,这种缺陷通常会对零件的性能产生较大的影响。通过制造含有不同褶皱缺陷的碳纤维增强树脂基复合材料试验件,研究了褶皱角对力学性能的影响,并对含有褶皱的拉伸和压缩试验件进行了有限元模拟。研究表明,复合材料的拉伸强度和压缩强度均随褶皱角的增大而持续降低,16.8°的褶皱角可使拉伸强度下降21%,使压缩强度下降36%,试验结果和模拟结果基本符合。基于试验和理论模拟结果,对于复合材料结构设计,如果综合考虑无损可检性和对性能的影响,复合材料层压板的褶皱缺陷设计容限推荐为5°。 展开更多

关键词 复合材料 褶皱 无损检测 力学性能 有限元分析

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粉末高温合金涡轮盘初始缺陷概率模型研究 被引量：3

11

作者 白国娟 侯乃先 +1 位作者 杨坤 陈健 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第2期252-256,共5页

粉末高温合金是发动机涡轮盘的最佳材料,但由于其制造工艺的特点,使其强度和寿命对缺陷十分敏感。基于概率损伤容限评估思想,文中针对国内FGH96粉末高温合金涡轮盘制造工艺水平下的涡轮盘初始缺陷通过试验进行统计,并分析得出初始缺陷... 粉末高温合金是发动机涡轮盘的最佳材料,但由于其制造工艺的特点,使其强度和寿命对缺陷十分敏感。基于概率损伤容限评估思想,文中针对国内FGH96粉末高温合金涡轮盘制造工艺水平下的涡轮盘初始缺陷通过试验进行统计,并分析得出初始缺陷的面积概率模型、缺陷圆度概率模型、椭圆缺陷短轴/长轴比值和长轴长度概率模型。试验分析结果表明,初始缺陷面积大部分都处于(1~5)μm2;缺陷圆度大部分都处于(0.3~0.7)左右;如果缺陷形状拟合为近似椭圆,椭圆短轴/长轴比值大部分都处于(0.5~1),长轴尺寸处于(1~7)μm。 展开更多

关键词 初始缺陷 缺陷形状 缺陷大小 概率模型

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含硬α缺陷钛合金风扇盘失效风险影响因素研究 被引量：2

12

作者 侯乃先 陈健 +1 位作者 杨坤 曾海军 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第11期71-74,共4页

对于民用航空发动机而言,限寿件对发动机的结构完整性以及整机安全水平有着极其重要的影响,对限寿件进行概率风险评估是发动机适航取证过程中面临的重要问题之一。文章基于国际通用断裂力学的限寿件概率风险评估方法,利用该方法对含硬... 对于民用航空发动机而言,限寿件对发动机的结构完整性以及整机安全水平有着极其重要的影响,对限寿件进行概率风险评估是发动机适航取证过程中面临的重要问题之一。文章基于国际通用断裂力学的限寿件概率风险评估方法,利用该方法对含硬α缺陷的钛合金轮盘进行失效风险分析,并就影响风险值的载荷、断裂韧度以及缺陷等三个重要参数进行了敏感性分析。分析结果表明,相对于缺陷和材料的断裂韧度而言,载荷的变动对盘的失效风险值影响最为显著,缺陷大小次之,而断裂韧度在10%范围内变动对失效风险值的影响几乎可以忽略。 展开更多

关键词 发动机限寿件 缺陷分布 断裂力学 概率风险评估 敏感性分析

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“瓦伦”结构旋转冲击失效建模方法研究

13

作者 史同承 柴象海 洪伟荣 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第19期2682-2687,共6页

研究了超塑成形/扩散连接钛合金空心"瓦伦"结构在旋转冲击载荷下失效行为的模拟方法。通过"固连失效接触"算法模拟了扩散连接焊缝,"瓦伦"结构局部应力集中和局部缺陷对焊缝强度的影响通过定义焊缝的等效... 研究了超塑成形/扩散连接钛合金空心"瓦伦"结构在旋转冲击载荷下失效行为的模拟方法。通过"固连失效接触"算法模拟了扩散连接焊缝,"瓦伦"结构局部应力集中和局部缺陷对焊缝强度的影响通过定义焊缝的等效拉伸和剪切强度加以考虑,并通过旋转冲击试验对数值模拟结果进行校核。结果表明,所提出仿真分析方法可有效地模拟空心"瓦伦"结构零部件在旋转冲击载荷下的失效行为。 展开更多

关键词 超塑成形 扩散连接 瓦伦结构 旋转冲击试验 数值仿真

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C/SiC-MoSi_(2)复合材料微结构和力学行为研究

14

作者 李开元 洪智亮 郭洪宝 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期30-34,共5页

以三维针刺碳毡作为预制体,先采用树脂单向加压浸渍-热解工艺制备出C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法将Si-Mo合金浸渗到C/C多孔体中制备C/SiC-MoSi_(2)复合材料。对C/SiC-MoSi_(2)复合材料的物相组成、显微结构以及力学性能进行了研究... 以三维针刺碳毡作为预制体,先采用树脂单向加压浸渍-热解工艺制备出C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法将Si-Mo合金浸渗到C/C多孔体中制备C/SiC-MoSi_(2)复合材料。对C/SiC-MoSi_(2)复合材料的物相组成、显微结构以及力学性能进行了研究。结果表明,该复合材料由C、SiC、MoSi_(2)和Si组成;生成的SiC和MoSi_(2)分布在纤维束间和胎网层,Si-Mo合金并未渗入纤维束内部,束内碳纤维未受损伤;残余Si含量仅为4.2%,且被分散成小块。C/SiC-MoSi_(2)复合材料的弯曲断裂行为可分为三个阶段,从材料的断口形貌中可以观察到纤维的脱粘拔出、基体的台阶状断裂以及裂纹偏转和分叉,表明该复合材料呈现出塑性断裂特征。 展开更多

关键词 C/SiC-MoSi_(2)复合材料 微结构 力学行为

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高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤 被引量：2

15

作者 王子媛 曹鑫鑫 +3 位作者 蒋婷 洪智亮 张程煜 朱旺 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期46-56,共11页

航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温... 航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。 展开更多

关键词 航空发动机 SiC_(f)/SiC复合材料 环境屏障涂层 高温燃气 剩余强度

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超塑成形/扩散连接焊缝失效断裂仿真方法 被引量：5

16

作者 柴象海 张晓云 史同承 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期532-537,543,共7页

针对采用超塑成形/扩散连接工艺加工的3层瓦伦空心结构钛合金空心风扇叶片的焊缝强度通常低于材料本体强度且受零部件几何特征影响显著的特点,提出采用带失效的固连连接方式.通过剪切失效和拉伸失效模拟焊缝物理特性的建模和仿真分析方... 针对采用超塑成形/扩散连接工艺加工的3层瓦伦空心结构钛合金空心风扇叶片的焊缝强度通常低于材料本体强度且受零部件几何特征影响显著的特点,提出采用带失效的固连连接方式.通过剪切失效和拉伸失效模拟焊缝物理特性的建模和仿真分析方法,以及与空心风扇叶片相同加工工艺、相同结构形式的空心平板试验件的靶板冲击试验,首先建立焊缝失效模型,标定了焊缝强度,然后将数值仿真结果与试验数据相比较,验证该方法的有效性.结果表明,所提出的超塑成形/扩散连接结构仿真分析方法能够为航空发动机3层瓦伦空心结构零部件瞬态动力学分析提供参考. 展开更多

关键词 航空发动机 超塑成形 扩散连接 瓦伦结构 数值仿真

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选区激光熔化Ti-6Al-4V合金在高应变速率下力学性能的有限元模拟 被引量：1

17

作者 李颖 王少辉 +3 位作者 张婷 刘传欣 伍海辉 柴象海 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期68-72,共5页

采用选区激光熔化(SLM)技术制备Ti-6Al-4V合金,经真空退火热处理和热等静压处理后,研究了合金准静态和高应变速率(500~3000s^-1)下的力学性能;对双线性材料模型进行标定,将所得到的材料参数应用于霍普金森压缩试验的有限元模拟中,并将... 采用选区激光熔化(SLM)技术制备Ti-6Al-4V合金,经真空退火热处理和热等静压处理后,研究了合金准静态和高应变速率(500~3000s^-1)下的力学性能;对双线性材料模型进行标定,将所得到的材料参数应用于霍普金森压缩试验的有限元模拟中,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:经真空退火和热等静压处理后,SLM成形合金的组织为α相和β相,呈网篮组织形貌;与准静态条件下的相比,在高应变速率下SLM成形合金的断后伸长率得到明显提高;模拟得到的归一化真应力-真应变曲线与试验得到的相吻合,平均相对误差为2.5%,其材料参数可用于后续的瞬态冲击仿真分析中。 展开更多

关键词 选区激光熔化 TI-6AL-4V合金 高应变速率 霍普金森杆 动态性能

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2D-SiC/SiC复合材料损伤耦合力学行为 被引量：4

18

作者 郭洪宝 谢骏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期160-165,共6页

基于轴向和45°偏轴加载实验,分别获得2D-SiC/SiC复合材料在单一轴向应力和复合应力状态下纤维束轴向方向上的拉伸、压缩和面内剪切应力-应变行为,计算分析材料在复合应力状态下的损伤耦合力学行为。结果表明,在45°偏轴拉伸和... 基于轴向和45°偏轴加载实验,分别获得2D-SiC/SiC复合材料在单一轴向应力和复合应力状态下纤维束轴向方向上的拉伸、压缩和面内剪切应力-应变行为,计算分析材料在复合应力状态下的损伤耦合力学行为。结果表明,在45°偏轴拉伸和压缩复合应力状态下材料损伤耦合力学行为的起始应力分别约为40MPa和-100MPa。复合应力状态下材料纤维束轴向方向上的拉伸损伤和面内剪切损伤进程间具有相互促进作用,面内剪切损伤对压缩损伤进程具有促进作用,但是压缩应力分量对面内剪切损伤进程具有明显的抑制作用;上述损伤耦合作用随着应力水平的增加而越发显著。由试件断口电镜扫描结果可知,复合应力状态下材料纤维束轴向方向上3个应力分量对材料内部0°/90°和45°3种取向基体裂纹开裂损伤进程的影响作用,是2D-SiC/SiC复合材料产生损伤耦合力学行为的主要细观损伤机制。 展开更多

关键词 2D-SiC/SiC复合材料 应力-应变行为 复合应力状态 损伤耦合

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2D-C/SiC复合材料轴向加载泊松效应 被引量：4

19

作者 郭洪宝 洪智亮 +1 位作者 李开元 梅文斌 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期178-183,共6页

基于单调和循环加卸载实验,测试获得了不同加载过程中2D-C/SiC复合材料在纤维束轴向方向上的泊松曲线,并对比分析了轴向损伤演化进程对材料泊松效应的影响。结果表明,在拉伸损伤加剧过程中,材料表现出显著的负泊松比行为;在加载损伤停... 基于单调和循环加卸载实验,测试获得了不同加载过程中2D-C/SiC复合材料在纤维束轴向方向上的泊松曲线,并对比分析了轴向损伤演化进程对材料泊松效应的影响。结果表明,在拉伸损伤加剧过程中,材料表现出显著的负泊松比行为;在加载损伤停滞状态下,材料则表现为近似线性正泊松比行为。加载过程中材料的泊松效应随着损伤程度的增加而不断减弱。结合扫描电镜断口结果分析可知,拉伸损伤加剧过程中材料内部沿加载方向上不断产生的基体开裂和界面脱粘损伤引起的材料沿垂直加载方向上的伸长变形,大于并掩盖了拉伸载荷在垂直加载方向上引起的弹性收缩变形,是导致2D-C/SiC复合材料表现出显著负泊松比行为的主要原因;加载损伤加剧过程中产生的大量开裂损伤导致的材料整体连续性的降低是导致其泊松效应不断减弱的主要影响机制。 展开更多

关键词 2D-C/SIC复合材料 循环加卸载 泊松效应 损伤机制

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基于断裂力学方法的粉末盘低周疲劳寿命预测 被引量：7

20

作者 任远 张成成 +1 位作者 高靖云 李孟光 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第14期61-68,73,共9页

为克服传统寿命预测未能考虑粉末合金夹杂物的缺陷,在某粉末封严盘定寿过程中,使用计算断裂力学方法模拟了夹杂缺陷从初始状态一直增大到可检尺度的扩展过程,并将该过程经历的循环数作为裂纹萌生寿命。在考虑小裂纹扩展速率修正的情况... 为克服传统寿命预测未能考虑粉末合金夹杂物的缺陷,在某粉末封严盘定寿过程中,使用计算断裂力学方法模拟了夹杂缺陷从初始状态一直增大到可检尺度的扩展过程,并将该过程经历的循环数作为裂纹萌生寿命。在考虑小裂纹扩展速率修正的情况下萌生寿命为1639循环,若不采用修正则为4956循环,说明忽略"小裂纹效应"会得出偏于危险的萌生寿命计算结果。对含裂纹有限元模型的建立、裂纹扩展寿命计算中积分路径的选取等问题进行了讨论。使用断裂力学方法预测裂纹萌生寿命需要重复多次有限元计算及前沿光顺化处理,时间耗费较大,但在精确定量分析方面具有优势,可作为现有方法的有益补充,为发动机限寿件检修周期的确定提供依据。 展开更多

关键词 断裂力学 粉末高温合金 裂纹扩展 夹杂物 低周疲劳寿命

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