航空发动机机匣损伤评估与剩余寿命预测分析

摘要信息：“航空发动机机匣损伤容限评估及剩余寿命预测 (2011年)”是北京航空航天大学2011年发表的一篇论文，研究内容涉及航空发动机机匣的损伤容限评估和剩余寿命预测。研究人员秦丽哗、吴素君、赵海涛和刘颖运用有限元分析方法构建了特定航空发动机机匣安装座的局部模型，以计算不同尺寸裂纹的应力强度因子形状因子Y。他们依据BS7910评定标准，通过失效评估图（FAD）确定了在工作应力下机匣安装座可接受的最大裂纹尺寸为84.8mm。随着裂纹尺寸增加，结构的剩余强度显著下降，且焊缝的损伤容限和剩余强度低于母材。 论文中提到，采用缩小宽度模拟验证件进行验证试验，当裂纹尺寸与试样宽度比例较小的情况下，模拟结果与验证试验结果基本一致。研究还应用Paris公式来预测在工作应力下的构件剩余寿命，结果显示剩余寿命约为74238周次。 关键词包括：损伤容限、焊接接头和疲劳裂纹扩展。这篇论文的分类号为TB31，文献标识码为A，文章编号为1001-5965(2011)07-0895-06。 这篇研究的核心知识点包括： 1. **有限元分析**：作为结构分析的重要工具，用于模拟和计算复杂结构在不同条件下的应力和应变状态，帮助评估裂纹的影响。 2. **应力强度因子形状因子Y**：在裂纹力学中，形状因子Y是决定裂纹尖端应力场强度的关键参数，对于评估裂纹是否稳定扩展至关重要。 3. **BS7910评定方法**：这是一种国际公认的结构完整性评估标准，用于判断裂纹或缺陷是否安全，以及如何控制其发展。 4. **失效评估图(FAD)**：失效评估图是一种评估结构耐久性的工具，结合材料性能和应力状态，确定结构的安全性。 5. **损伤容限**：指结构能够承受的损伤程度而不发生灾难性失效的能力，是衡量材料或结构安全的重要指标。 6. **剩余寿命预测**：通过评估当前损伤状态并结合材料的疲劳特性，预测结构在继续服役期间的剩余使用寿命。 7. **疲劳裂纹扩展**：讨论了裂纹在重复载荷作用下逐渐增长的过程，是航空发动机等关键设备可靠性研究的重要部分。 8. **焊缝与母材的对比**：研究表明，焊缝通常比母材更易受到损伤，具有较低的损伤容限和剩余强度，这在设计和维护中需要特别注意。 9. **模拟验证件**：通过缩小宽度的模拟件来模拟实际工况，对理论计算进行验证，确保评估结果的准确性。 10. **Paris公式**：描述疲劳裂纹扩展速率的数学表达式，用于预测裂纹在特定应力水平下的增长行为，从而估算剩余寿命。 该研究为航空发动机的安全性和可靠性评估提供了重要的理论依据和技术支持，对于预防因裂纹导致的事故具有重要意义。