本技术方案属于结构强度与疲劳失效分析领域,提出了一种考虑晶粒取向分散性的萌生寿命预测方法。该方法通过构建具有不同晶粒取向的试验件考核段,并确定其数量,进而分析晶粒取向对材料萌生寿命的影响,以实现更准确的寿命预测。
背景技术
涡轮盘在高温、高转速环境下工作,是航空发动机的寿命限制件。随着发动机代数的提升,涡轮前温度不断提高,涡轮盘承受越来越大的热应力和机械应力,极易发生疲劳失效。因此,准确预测航空发动机涡轮盘的寿命是预防航空事故的关键。
在疲劳载荷作用下,疲劳裂纹的演化历程为:萌生阶段、扩展阶段、瞬断阶段。其中瞬断阶段时间很短,一般忽略不计。目前,针对疲劳裂纹扩展阶段的寿命预测方法相对成熟,针对疲劳裂纹萌生阶段的萌生寿命预测方法尚不明确。对于航空用高温合金材料,萌生阶段占疲劳总寿命的绝大部分。因此,有必要开展萌生寿命预测研究。
晶粒中滑移带开裂诱发裂纹萌生,因此需要在晶粒滑移带尺度上对裂纹萌生进行模拟。萌生受到萌生位置处的晶粒取向影响,导致萌生寿命表现出极大的分散性。研究表明,在相同试验条件下进行重复试验,由于萌生位置处晶粒取向差异导致的不同试验件的萌生寿命差异能达到5倍以上。由此可见,晶粒取向的随机性是造成萌生寿命分散性的关键因素。然而,现有的萌生寿命预测模型没有考虑晶粒取向分散性对萌生寿命的影响,不能准确预测萌生寿命。
综上所述,若实现对萌生寿命的精准预测,需要在晶粒滑移带层面模拟裂纹萌生,并且考虑萌生区晶粒取向分散性对萌生寿命的影响。因此,迫切需要一种考虑晶粒取向分散性的萌生寿命预测方法,要求该方法能预测不同晶粒取向分布下的萌生寿命。
实现思路