《外物損傷對TC4葉片高循環疲勞強度的影響研究》是依託南京航空航天大學，由胡緒騰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：外物損傷對TC4葉片高循環疲勞強度的影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡緒騰
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
外物損傷（FOD）是航空發動機風扇／壓氣機葉片的一種常見故障，給發動機的安全性、經濟性和戰備完好性均帶來不利影響。本項目針對風扇/壓氣機葉片的FOD容限設計問題，以葉片常用材料TC4鈦合金為研究對象，開展TC4模擬葉片的高速衝擊試驗研究，揭示TC4葉片的FOD損傷機制和影響因素。開展TC4材料的靜、動態變形和失效行為試驗，建立其動態本構模型和失效模型，發展並驗證TC4葉片的FOD數值模擬方法。開展TC4合金光滑試樣、缺口試樣和衝擊損傷試樣的高循環疲勞（HCF）強度試驗研究，揭示FOD損傷對TC4葉片HCF強度的影響機制，建立並驗證FOD損傷葉片的HCF強度預測方法。本項目對外物損傷葉片的HCF強度進行深入研究在國內尚屬首次。研究成果對我國制定更為安全可靠的FOD容限設計準則、發展更為先進的FOD容限設計技術具有重要應有價值。
結題摘要
外物損傷（FOD）是航空發動機風扇／壓氣機葉片的一種常見故障，給發動機的安全性、經濟性和戰備完好性均帶來不利影響。本項目針對風扇/壓氣機葉片的FOD容限設計問題，以葉片常用材料TC4鈦合金為研究對象，開展了TC4葉片FOD損傷的試驗模擬方法研究，建立了一套具有良好的可控性和可重複性的FOD試驗模擬裝置，可以在較寬的衝擊速度和衝擊角度範圍內進行FOD的模擬試驗。利用上述試驗裝置在典型衝擊條件下開展了FOD損傷的模擬試驗，通過對典型硬物衝擊損傷的顯微觀測、金相觀察和分析，初步揭示了TC4鈦合金葉片FOD損傷的宏微觀特徵和殘餘應力分布特點。開展了TC4葉片FOD損傷的數值模擬研究，通過準靜態、SHPB和缺口拉伸試驗，測試獲得了TC4合金不同溫度和不同應變率下的拉伸和壓縮真應力-真應變曲線以及不同缺口試件的室溫準靜態拉伸回響曲線，採用Bammann粘塑性耦合損傷模型建立了TC4合金的溫度和應變率相關材料模型，對典型硬物衝擊試驗進行了數值模擬，驗證了Bammann模型對TC4衝擊變形和失效現象的預測能力。對典型衝擊條件下的損傷試件開展了HCF強度測試試驗，研究和揭示了不同條件衝擊損傷對TC4合金HCF強度的影響規律，分析了損傷試件HCF強度下降程度與衝擊損傷巨觀幾何尺寸的相關關係。通過不同缺口試件的HCF試驗，研究和揭示了缺口幾何對TC4合金HCF強度的影響規律，評估了傳統疲勞缺口係數經驗公式、臨界距離理論和最弱環理論對TC4缺口HCF強度的預測能力，對臨界距離方法進行了修正和完善。項目研究結果對進一步深入研究FOD對風扇葉片HCF性能的影響規律和預測方法、發展可靠的FOD容限設計技術奠定了良好的基礎。項目研究周期內發表和錄用學術論文6篇，培養碩士研究生4人。
