·448· 北京科技大学学报 1996年No.5 4F 570-825℃ 4 570~825℃ 以 2 E 足 0.4 0.4 ·同相 0.2 。反相 0.2。同相 °反相 0.1 10 20 4060100200400600 0 10 20 4060100200400600 Nr/周 N/周 图3机械应变范围T€m与热机械疲劳破 图4总应变范围Te,热机械疲劳破坏 坏寿命W?关系曲线 寿命N关系曲线 3分析与讨论 表2不同唯象描迷述方法的回归结果 Te一W曲线 同相位 反相位 对于TMF寿命关系的描述大多 h TeaNt 5.087 0.3317 7.187-0.3683 用高温低循环疲劳的方法，即采用 Te:—W 4.832-0.2432 12.083☐-0.5830 3.910-0.324056.984 -1.1550 △e:一V或△en一Nr描述TMF寿 Tein—N, 命A,1.而用于△Em一N来描述TMF 寿命曲线疲劳寿命的方法，到目前为止除作者外，只有在美国NASA的研究报告上看到 作者在对飞机祸轮盘材料GH33A合金TMF的试验研究中，曾使用△e.一N,关系来描 述TMF寿命，主要是考虑到便于与等温低循环疲劳寿命加以比较和分析.此时仅把热循环 产生的疲劳损伤作为附加因素，而没在总的疲劳损伤中加以考虑，若是用△εm来描述TMF 寿命关系，显然这样处理是不太合适的.另一方面，从涡轮盘的实际失效情况来看，其危险 及破坏位置在轮盘榫槽底部.进一步分析计算涡轮盘由启动进入稳定工作时的温度与应力 分布情况，可以得出该部位随着温度的升高所受到的压应力也增大).可见该处的失效属典 型的反相位TMF损伤.而用△em表示TMF寿命关系得出的结论是同相位TMF损伤比反相 位严重，这不符合飞机涡轮盘实际情况.从图4中可以看到，采用△ε，来表示TMF寿命关 系，则能较好地反应涡轮盘的实际工况，也符合其寿命预测的基本条件.同样采用△ε来表 示TMF寿命关系，也能反应符合涡轮盘的实际情况.从等温低循环疲劳的损伤机理上来看， 疲劳损伤主要是由塑性应变或非弹性应变造成的，用△e,来表示TMF寿命关系也是合理 的.但是，在TMF中弹性应变的贡献是不可忽视的.因此，对于祸轮盘及其它工程热端零 部件的疲劳损伤采用△ε，来表示，最能反应其实际工作状况. 4结论 TMF损伤是热应力与机械载荷的共同作用而造成的.热端零部件中的应力或应变场， 无论是用有限元计算，还是用实验或其它方法得出，均是包括温度在内的总的变形量，所 以，无论是试验还是疲劳寿命的唯象描述均应用总应变，才能符合工况模拟试验和疲劳寿 命预测的基本条件北 京 科 技 大 学 学 报 年 一 亡 一 ℃ 白︵求︶告 同相 反 相 同相 反 相 曰︵罗︶匆日 图 周 机械应 变范围 ￡二 与热机械疲劳破 坏寿命 关系曲线 丛 周 图 总应变范围 。 。 热机械疲劳破坏 寿命 关 系 曲线 十卜‘卜 分析与讨论 表 不同唯象描述方法的回归结果 ￡一所曲线 同相 位 反相位 对 于 寿命 关 系 的描述 大多 用 高 温 低 循 环 疲 劳 的 方 法 ， 即 采 用 △“厂 或 △“ 、 一 。 描 述 寿 命 ， 而 用 于 △。 ，一 从来 描 述 擎霎月惫蒸 一 一 一 寿命 曲线 疲 劳 寿命的方法 ， 到 目前 为止 除作者外 ， 只有在 美 国 的研究报告 上 看到 作 者 在 对飞机 涡 轮盘材料 合金 的试 验研究 中 ， 曾使用 △￡。 一 从关 系来 描 述 寿命 ， 主要 是 考 虑 到便 于 与 等温 低 循 环 疲 劳 寿命加 以 比较 和 分析 此 时仅把 热循 环 产 生 的疲 劳损伤作 为 附加 因素 ， 而 没 在 总 的疲 劳损伤 中加 以考虑 ， 若是 用 △￡ 来 描述 寿命关 系 ， 显然 这样处理 是 不 太合适 的 另 一方 面 ， 从涡 轮盘 的实 际失 效情 况来 看 ， 其 危 险 及 破 坏 位 置 在 轮 盘 桦槽底 部 进 一 步 分 析 计算 涡 轮 盘 由启 动 进 人 稳 定 工 作 时 的温 度 与应 力 分布 情 况 ， 可 以得 出该部位 随着 温度 的升 高所 受到 的压应力 也 增 大 可 见 该处的失效 属典 型 的反 相 位 损伤 而 用 △气 表示 寿命关 系得 出的结论是 同相 位 损伤 比反相 位 严 重 ， 这 不 符 合 飞 机 涡 轮 盘 实 际情 况 从 图 中可 以 看 到 ， 采 用 △。 来 表 示 寿命 关 系 ， 则 能 较 好地 反 应 涡轮 盘 的实 际工况 ， 也符合其 寿命 预测 的基 本条件 同样采 用 △气来 表 示 寿命 关 系 ， 也 能反 应符 合 涡 轮 盘 的 实 际情 况 从等温低 循 环疲 劳 的损伤机理 上 来看 ， 疲 劳 损 伤主要 是 由塑性 应 变 或 非 弹性 应 变 造 成 的 ， 用 △￡ 来 表示 寿命关 系 也 是 合理 的 但 是 ， 在 中弹性 应 变 的贡 献是 不 可 忽 视 的 因 此 ， 对 于 涡 轮 盘及 其 它 工 程 热端 零 部 件 的疲 劳损 伤 采 用 △。 来 表示 ， 最 能反 应其 实 际工作 状 况 结论 损 伤 是 热应 力 与 机 械 载 荷 的共 同作 用 而 造 成 的 热端 零 部 件 中的应 力 或 应 变 场 ， 无 论是 用 有 限 元 计 算 ， 还 是 用 实 验 或 其 它 方 法 得 出 ， 均 是 包 括 温 度 在 内 的 总 的变 形 量 所 以 ， 无论是 试 验 还 是 疲 劳 寿命 的 唯 象描 述 均 应 用 总 应 变 ， 才 能符 合 工 况模拟 试 验 和 疲 劳 寿 命 预 测 的基 本 条件