涡轮盘篦齿裂纹扩展的有限元数值模拟

• 作者: 任远 张成成 李孟光 高靖云
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 篦齿裂纹 涡轮盘 裂纹扩展 应力强度因子 疲劳寿命
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 所属期刊栏目: 建模、分析、优化和决策
• 页码范围: 152-159,165
• 页数: 9页
• 分类号: V231.95|O346.2
• 字数: 4795字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2016.02.008

摘要

为了详细考察篦齿裂纹的扩展规律,对篦齿裂纹从齿尖一直扩展到即将完全穿透篦齿环的过程进行了数值模拟.含篦齿裂纹的涡轮盘有限元模型采用子模型法建立,使用M积分计算裂纹前沿的应力强度因子;在确定篦齿裂纹前沿每一节点处的局部扩展方向及距离后,通过样条曲线拟合出新裂纹前沿,并依靠自适应网格划分实现裂纹区有限元网格的更新.数值模拟结果表明,篦齿根部过渡圆角顶部可以视为裂纹缓慢扩展阶段与快速扩展阶段的分界点,在此之前篦齿裂纹以穿透型裂纹的形态以较低的速度进行扩展,在此之后篦齿裂纹开始向表面裂纹进行转化,并且平均扩展速度大大增加,分界点前的裂纹扩展寿命是之后的数倍.此外,由数值模拟结果还可以发现,增大篦齿根部过渡圆角半径以及减小相邻篦齿的间距,均有助于延缓篦齿裂纹的扩展.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张成成	中航商用航空发动机有限责任公司上海商用飞机发动机工程技术研究中心	11	41	3.0	6.0
2	高靖云	中航商用航空发动机有限责任公司上海商用飞机发动机工程技术研究中心	3	3	1.0	1.0
3	任远	中航商用航空发动机有限责任公司上海商用飞机发动机工程技术研究中心	6	8	2.0	2.0
4	李孟光		1	3	1.0	1.0