一种涡轮叶片热障涂层寿命预测方法技术

本申请提供了一种涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，包括：构建基于Manson

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片热障涂层寿命预测方法


[0001]本申请属于航空发动机
，特别涉及一种涡轮叶片热障涂层寿命预测方法。

技术介绍

[0002]涡轮叶片所受载荷苛刻而复杂，高温载荷尤为突出，其是燃气涡轮发动机中承受温度最高的部件。目前，为了使涡轮叶片能够承受高温，通常在以下几个方面进行改进：在材料上主要采用高温合金或单晶合金来提升涡轮叶片在高温下的力学性能；在结构设计上，主要采用复合气膜冷却来实现对涡轮叶片内腔及表面温度的降低；在表面工艺设计上，主要采用热障涂层工艺来制造隔热屏障以降低涡轮叶片的表面温度。其中，作为与高温燃气直接接触的热障涂层寿命，是制约涡轮叶片维修间隔和使用寿命的主要因素。在发动机频繁气动—工作—停车的循环过程中，涡轮叶片在机械应力(离心力)和温度循环的作用下，在主要考核部位容易产生严重的热循环损伤和热机械疲劳损伤，进而导致热涨涂层的低循环疲劳失效率先发生。
[0003]在相同设计条件下，由于热障涂层的隔热作用，涡轮叶片基体表面的温度降低，进而提升了抗温能力，当考虑热障涂层降温作用对涡轮叶片进行寿命预测时，要使涂层的寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，其特征在于，包括：构建基于Manson
‑
Coffin理论的热障涂层低循环寿命基本疲劳模型；引入热障涂层的氧化过程，构建粘结层氧化时静载荷作用下热障涂层失效应变随氧化层厚度的表达式；基于热障涂层失效应变随氧化层厚度的表达式及热障涂层低循环寿命基本疲劳模型得到热障涂层寿命模型；基于累积损伤方法，构建多载荷条件下的热障涂层累计损伤模型，基于所述累计损伤模型进行涡轮叶片热障涂层寿命预测。2.如权利要求1所述的涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，其特征在于，基于Manson
‑
Coffin理论的热障涂层低循环寿命疲劳模型为：N
f
＝(
△
ε/
△
ε
f
)
‑
b
式中：N
f
为循环次数；
△
ε为危险部位的工作应变范围；
△
ε
f
为静载荷作用下热障涂层危险点的应变范围；b为经验指数。3.如权利要求2所述的涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，其特征在于，粘结层氧化时静载荷作用下热障涂层失效应变随氧化层厚度的表达式为：式中：
△
ε
f0
为静载荷作用下热障涂层危险点的初始应变；δ为氧化层厚度；δ
c
为完全氧化导致涂层失效的临界厚度；c为经验指数；为修正项。4.如权利要求3所述的涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，其特征在于，基于热障涂层失效应变随氧化层厚度的表达式及热障涂层低循环寿命疲劳模型得到热障涂层寿命模型为：5.如权利要求4所述的涡轮叶片热障涂层寿命预测方法，其特征在于，基于累积损伤方法，构建多载荷条件下的热障涂层累计损伤模型的过程包括：在某种载荷作用下的一次循环造成的损伤D
m
为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云伍，王威，李莹，耿瑞，韩方军，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：