航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片多軸疲勞試驗(yàn)研究進(jìn)展

馬楠楠， 陶春虎， 何玉懷， 劉新靈

(北京航空材料研究院 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司失效分析中心，北京 100095)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片服役過程環(huán)境嚴(yán)苛，一旦斷裂失效后果嚴(yán)重。通過對(duì)近100個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行失效統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)葉片多為在離心應(yīng)力作用下疊加振動(dòng)應(yīng)力導(dǎo)致的多軸疲勞失效。多軸疲勞在力學(xué)分析、物理機(jī)制等方面比單軸疲勞復(fù)雜，葉片和葉片材料在模擬服役環(huán)境下的性能數(shù)據(jù)有助于縮短葉片的設(shè)計(jì)周期，提高葉片的安全可靠性，因此模擬葉片服役環(huán)境進(jìn)行多軸疲勞試驗(yàn)研究一直是國(guó)際上的熱點(diǎn)［1，2］。根據(jù)趙振業(yè)提出的“材料研制與應(yīng)用全過程”理論［3］，葉片的設(shè)計(jì)選材，制造加工中的質(zhì)量控制，長(zhǎng)期使用環(huán)境分析，失效后的故障分析反饋等組成材料研制應(yīng)用的全過程。在這個(gè)全過程中要進(jìn)行相應(yīng)的葉片材料性能測(cè)試、葉片設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)、葉片強(qiáng)度考核試驗(yàn)、葉片故障再現(xiàn)試驗(yàn)等，因而模擬葉片服役環(huán)境的多軸疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是葉片“材料研制與應(yīng)用全過程”的支撐。目前對(duì)于多軸疲勞試驗(yàn)的研究方式多為平面雙軸拉壓或拉伸-扭轉(zhuǎn)等，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的受力情況而進(jìn)行的多軸載荷試驗(yàn)研究并不完善，數(shù)據(jù)也比較零散［4］。在這種情況下，有必要借鑒國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)理念及最新多軸疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，開發(fā)適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的多軸疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，規(guī)范葉片材料性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立葉片材料的多軸疲勞性能數(shù)據(jù)庫，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)提供更為科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。……