李磊
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侯乃先
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敖良波
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王心美
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岳珠峰
稀有金属材料与工程
气膜冷却作为一重要的热防护技术广泛应用于涡轮叶片中,但是气膜孔的引入破坏了叶片的结构完整性,成为裂纹形核的重要区域.将镍基单晶叶片前缘气膜孔简化为平板模型,基于晶体塑性理论分析了多孔干涉下气膜孔的弹塑性力学行为,分析了孔边分切应力的分布规律；并比较了不同横向、纵向间距对气膜孔弹塑性行为的影响.结果表明多排气膜孔间存在着明显的应力干涉,高应力区出现在相邻两列气膜孔孔心连线区域,低应力区出现在同列气膜孔之间,呈现菱形分布.孔边八面体、十二面体、六面体滑移系均开动,最大分切应力出现在夹角0°/20°/30°的位置上；横向孔间距增加,孔边应力降低；纵向孔间距增加,孔边应力增加.六面体滑移系分切应力对载荷、孔间距变化最为敏感.
关键词:
涡轮冷却叶片
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镍基单晶
,
气膜孔
,
多孔干涉
,
晶体塑性理论
刘志群
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岳珠峰
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支希哲
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侯乃先
稀有金属材料与工程
主要研究单晶冷却叶片强度和疲劳寿命的尺寸效应影响,实验试样是从商业冷却叶片上加工的小尺寸试样.实验研究了冷却叶片的强度尺寸效应；结合单晶材料的本构关系及其应力因子模拟了冷却叶片的强度和疲劳寿命；对于两类冷却叶片的强度和寿命进行数值模拟；拉伸试验发现,对于小试样其拉伸极限强度小于标准试样,因此,引入安全系数来评估冷却叶片的强度.对于小尺寸试样和标准尺寸试样的强度和疲劳寿命的实验比较表明,尺寸变化对冷却叶片的强度和疲劳寿命有显著影响.本研究可以为单晶冷却叶片的强度评估和结构设计提供参考.
关键词:
单晶叶片
,
尺寸效应
,
疲劳寿命
侯乃先
,
岳珠峰
,
于庆民
,
虞跨海
,
朱振涛
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.03.009
开发了一个温度梯度试验系统,在不同温度以及温度梯度下对薄壁圆管试件进行拉伸试验.采用有限元软件模拟得到不同温度下材料的真实应力应变关系,采用计算流体软件对冷却薄壁圆管试件进行流固耦合传热分析,并将得到的温度载荷通过温度插值程序传递到有限元模型中.根据拟合得到的不同温度的材料性能,模拟温度梯度下拉伸过程,模拟结果与试验结果相吻合,结果表明:在目前的温度梯度下,温度梯度对材料的拉伸性能有一定的影响,但影响较小,可以采用通用的数值方法研究存在温度梯度的拉伸性能.
关键词:
温度梯度
,
薄壁圆筒
,
数值模拟
侯乃先
,
虞跨海
,
岳珠峰
稀有金属材料与工程
从单晶冷却叶片中取出一个包含气膜孔的单胞模型,在流体和传热分析的基础上,给出了含气膜孔模型的气动载荷和温度分布.建立了一个晶体有限元模型,根据不同取向的蠕变参数,对单胞模型进行蠕变及持久寿命分析.结果表明,气膜孔附近存在一个明显的温度梯度.温度梯度使模型的位移和等效应力的分布产生梯度.温度梯度对气膜孔周围蠕变持久寿命的影响比较大,且对[111]取向的蠕变持久寿命的影响要大于[001]方向.
关键词:
镍基单晶
,
温度梯度
,
气膜孔
,
蠕变持久寿命
温志勋
,
侯乃先
,
岳珠峰
稀有金属材料与工程
基于镍基单晶合金蠕变变形过程中的细、微观组织结构变化及损伤特点,建立了考虑材质劣化和孔洞损伤的双参数蠕变损伤本构方程.利用所建模型对裂纹前缘含铸造缺陷(孔洞)的镍基单晶合金紧凑拉伸(CT)试样蠕变损伤和裂纹萌生进行了模拟计算,并考虑了晶体取向偏差和随机性的影响.计算结果表明:晶体取向和孔洞位置对试样蠕变损伤和裂纹萌生行为有着显著的影响.当孔洞距切口根部距离较近时,裂纹形核于切口附近的孔洞表面,裂纹形核时间较短;孔洞距切口根部距离较远时,裂纹形核位置位于切口表面,具体位置取决于试样的晶体取向,裂纹形核时间较长.随着加载轴晶体取向偏角的增大,裂纹形核时间明显缩短,其分散性加大,最大有34.7%的变化幅度;试样在2个不受控的晶体取向变化时,在偏角为45°和80°出现极值,裂纹形核时间最大偏差达3倍.
关键词:
镍基单晶合金
,
CT试样
,
孔洞
,
蠕变损伤
,
裂纹形核
