一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法技术

本发明专利技术发明专利技术公开了一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，克服了钛合金整体叶盘叶片因高阶振型产生叶尖掉块的问题。该发明专利技术含有1、对航空发动机钛合金叶片叶尖掉块故障进行统计与分析；2、根据叶尖掉角故障统计与分析结果确定叶片高阶振动薄弱环节，针对薄弱区域设计强化区；3、对类叶片试件在不同材料参数和几何参数下的振动特性及实验性能进行仿真分析，研究材料参数和几何参数的影响规律，完成类叶片试件设计；4、对高阶复合应力振型振动试件进行微激光冲击强化；5、依据试验件强化结果，对真实钛合金薄叶片进行微激光冲击强化。该技术中试件高阶目标振型的固有频率下降93Hz，振动幅值比下降至原来的1/2。

A strengthening method of titanium alloy blisk blade to prevent blade tip drop induced by higher order vibration mode

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法
本专利技术涉及航空发动机测试研发领域，特别是涉及一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法。
技术介绍
为满足先进航空发动机提高推重比(达到10以上)、大幅减少全机零件数量、提高可靠性和使用寿命等需求，在风扇/压气机部件上普遍采用整体叶盘结构是其重要措施和主要发展方向。但由于航空发动机工作状态复杂，钛合金叶片较薄，易与叶盘出现耦合共振(特别是高阶共振)，诱发薄叶片的疲劳破坏。在实际的使用过程中，由高阶复合应力振型振动所引发的疲劳断裂事故是重要失效形式，且呈现掉角等典型破坏特征，如图1所示。由于钛合金整体叶盘造价昂贵，而且生产工艺复杂、加工周期长，产品附加值极高，单个钛合金薄叶片出现叶尖掉块、裂纹或断裂将导致整盘报废，经济损失巨大，因此急需解决预防钛合金整体叶盘薄叶片叶尖掉角问题。激光冲击强化技术(lasershockpeeing)是提高航空发动机部件振动疲劳性能的重要手段。它是利用短脉宽(ns量级)、高功率(＞1GW/cm2)激光诱导等离子体冲击波(＞1GP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，其特征在于：含有以下步骤：/n步骤1、对航空发动机钛合金叶片叶尖掉块故障进行统计与分析；/n步骤2、根据叶尖掉角故障统计与分析结果确定叶片高阶振动薄弱环节，基于微激光冲击强化技术并结合数值仿真的方法针对薄弱区域设计强化区；/n步骤3、基于有限元方法，采用动态响应分析的边界条件加载方法，对类叶片试件在不同材料参数和几何参数下的振动特性及实验性能进行仿真分析，研究材料参数和几何参数的影响规律，完成类叶片试件设计；/n步骤4、对高阶复合应力振型振动试件进行微激光冲击强化，从试件固有频率、振动响应幅值、残余应力方面评价振动疲劳特性的提高效果...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，其特征在于：含有以下步骤：
步骤1、对航空发动机钛合金叶片叶尖掉块故障进行统计与分析；
步骤2、根据叶尖掉角故障统计与分析结果确定叶片高阶振动薄弱环节，基于微激光冲击强化技术并结合数值仿真的方法针对薄弱区域设计强化区；
步骤3、基于有限元方法，采用动态响应分析的边界条件加载方法，对类叶片试件在不同材料参数和几何参数下的振动特性及实验性能进行仿真分析，研究材料参数和几何参数的影响规律，完成类叶片试件设计；
步骤4、对高阶复合应力振型振动试件进行微激光冲击强化，从试件固有频率、振动响应幅值、残余应力方面评价振动疲劳特性的提高效果；
步骤5、依据试验件强化结果，对真实钛合金薄叶片进行微激光冲击强化，采用三坐标测量仪表征真实叶片强化前后的尺寸形貌，测试变形度是否满足要求，同时测定强化前后残余应力值，以确定强化工艺。


2.根据权利要求1所述的钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，其特征在于：所述步骤1中从叶尖掉角故障发生区域及掉角位置、尺寸特征方面，根据叶尖掉角故障统计与分析结果并结合数值仿真的方法确定叶片高阶振动薄弱区，基于故障特点针对薄弱区域设计的强化区域为：叶尖边长为2cm的等腰三角形区域。


3.根据权利要求1所述的钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，其特征在于：所述步骤2中设置高阶复合应力振型试验件的算例模型，并设定边界条件，进行模态分析。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周留成，赵振华，潘鑫磊，何卫锋，王学德，安志斌，罗思海，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61