内容简介
本书聚焦航空发动机钛合金轮盘概率损伤容限评估方法，以内含硬α缺陷钛合金轮盘作为研究对象，分章介绍了缺陷的基本性质、分布模拟、检出概率和裂纹扩展特性，进而介绍了概率损伤容限评估方法的实现过程，最后以钛合金压气机盘为实际应用案例，说明分析了研究过程、试验验证方法和软件实现过程。全书共分为10章：第1章介绍合金轮盘概率损伤容限研究背景；第2～6章介绍钛合金硬α缺陷的基本力学性能、分布特性、锻造模拟检出概率和裂纹萌生特性；第7章介绍钛合金轮盘概率损伤容限评估的实现方法；第8章和第9章分别介绍钛合金材料和轮盘的裂纹扩展试验研究方法；第10章介绍概率损伤容限评估的软件实现。
目录
第1章 概述
1.1 背景介绍
1.1.1 国外研究进展
1.1.2 国内研究进展
1.2 概率风险评估方法
1.2.1 概率风险评估流程
1.2.2 基础数据库构建
1.3 研究目的
第2章 钛合金硬α缺陷基本特性
2.1 硬α缺陷基本特点
2.2 硬α缺陷微观特征
2.3 硬α缺陷力学性能研究
2.3.1 力学性能测试
2.3.2 影响因素分析
2.4 硬α缺陷的本构关系
2.4.1 断裂行为
2.4.2 塑性流动
2.5 本章小结
第3章 钛合金硬α缺陷分布研究方法
3.1 基本数据汇总
3.1.1 缺陷数据汇总
3.1.2 缺陷数据分析
3.2 部件加工过程分析
3.3 缺陷分布基线的建立
3.3.1 缺陷分布的建立
3.3.2 缺陷分布的微调
3.4 缺陷分布的校准
3.5 本章小结
第4章 内含硬α缺陷的轮盘锻造变形模拟
4.1 锻造变形的有限元模拟方法构建
4.1.1 构建几何模型
4.1.2 构建宏观—微观分析模块
4.1.3 材料性能输入
4.1.4 网格构建
4.1.5 基于硬α缺陷力学试验的初步验证
4.2 基于有限元模拟的轮盘锻造过程研究
4.2.1 详细模拟过程
4.2.2 锻造参数影响研究
4.2.3 锻造中硬α缺陷位置预测
4.2.4 实际轮盘结构的模拟
4.3 本章小结
第5章 钛合金硬α缺陷检出概率研究
5.1 硬α缺陷检出概率的仿真模拟研究
5.1.1 模型的建立
5.1.2 模拟结果分析
5.1.3 POD试验置信度敏感性分析
5.2 硬α缺陷检出概率的试验研究
5.2.1 人工硬α缺陷的制备
5.2.2 内含缺陷棒材的制备与检测研究
5.2.3 缺陷检出概率曲线
5.3 本章小结
第6章 硬α缺陷钛合金裂纹形核与扩展特性
6.1 硬α缺陷裂纹形核
6.1.1 试样测试方法
6.1.2 静载测试
6.1.3 疲劳测试
6.2 钛合金裂纹扩展
6.2.1 真空裂纹扩展
6.2.2 空气裂纹扩展
6.3 残余应力
6.3.1 残余应力的产生
6.3.2 残余应力的影响
6.4 本章小结
第7章 概率损伤容限评估的实现
7.1 基本实现思路
7.2 应力场分析
7.2.1 裂纹确定
7.2.2 载荷谱分析
7.2.3 分析应力梯度
7.2.4 考虑残余应力影响
7.3 裂纹扩展预测
7.4 损伤容限中的概率分析
7.4.1 失效概率分析
7.4.2 概率分析的实现
7.5 失效概率影响因素分析
7.6 本章小结
第8章 钛合金裂纹扩展行为试验研究
8.1 模拟件裂纹扩展研究
8.1.1 模拟件设计
8.1.2 裂纹扩展试验
8.1.3 裂纹扩展结果
8.2 模拟盘裂纹扩展研究
8.2.1 轮盘设计
8.2.2 裂纹扩展试验
8.2.3 裂纹扩展结果
8.3 本章小结
第9章 典型钛合金离心叶轮概率损伤容限评估示例
9.1 限寿件适航符合性分析要求
9.2 分析模型构建
9.2.1 三维模型
9.2.2 飞行包线的确定
9.2.3 空气系统和性能分析
9.2.4 轮盘温度和应力分析
9.3 温度应力计算
9.3.1 瞬态温度场计算结果
9.3.2 瞬态应力场计算结果
9.4 轮盘应力等效转化
9.4.1 雨流计数法
9.4.2 线性累计损伤理论
9.4.3 转化过程
9.4.4 等效应力转化结果
9.4.5 轮盘定寿分析
9.5 轮盘概率失效风险分析
9.5.1 断裂力学参数
9.5.2 缺陷参数
9.5.3 检查
9.6 本章小结
第10章 概率损伤容限评估软件介绍
10.1 典型算例
10.1.1 缺陷分布数据输入
10.1.2 材料参数和POD数据输入
10.1.3 分区情况输入
10.1.4 执行失效风险计算
10.2 AC 33.141校验算例
10.2.1 模型构建
10.2.2 其他输入条件
10.2.3 分区应力与体积
10.2.4 校验结果
10.3 西南研究院的TRMD校验算例
10.3.1 模型构建
10.3.2 校验结果
10.4 某发动机一级叶轮校验算例
10.4.1 模型构建
10.4.2 校验结果
10.5 浙江大学模拟盘校验算例
10.5.1 模型构建
10.5.2 校验结果
10.6 软件校验总结
10.7 本章小结
参考文献
