【CN110032795A】镍基单晶合金热疲劳裂纹萌生寿命预测方法【专利】

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镍基合金超声疲劳裂纹扩展寿命预测研究

镍基合金超声疲劳裂纹扩展寿命预测研究薛红前;姜祎君;封硕【摘要】针对发动机结构材料承受高频循环载荷的特点,应用超声疲劳试验技术开展了镍基合金材料的疲劳裂纹扩展试验研究.考虑高频载荷下疲劳裂纹扩展过程中的温升效应,测试了超声疲劳裂纹扩展过程中的温度变化,基于温度变化对材料弹性模量的影响和热膨胀效应,数值计算了疲劳裂纹扩展应力强度因子.研究了温度变化对超声疲劳裂纹扩展的影响机制,并在现有模型基础上,建立了考虑温度影响的超声疲劳裂纹扩展模型,完善疲劳裂纹扩展寿命预测方法.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】8页(P7-13,20)【关键词】超声疲劳;镍基合金;温度影响;裂纹扩展模型【作者】薛红前;姜祎君;封硕【作者单位】西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】V252.2;O346.2超声疲劳试验的工作频率高达20kHz，用于进行109 cycle循环次数的疲劳试验只需要不到1天的时间，使超长寿命疲劳试验得以开展，超声疲劳试验技术已成为金属材料超高周疲劳性能测试的有效手段，近年来，有关金属材料超高周疲性能的研究得以广泛开展[1，2］。

同样，20kHz的超声高频加载条件，使得材料在10－8 mm／cycle疲劳裂纹扩展速率的测量成为可能，这对于研究疲劳裂纹门槛值附近短裂纹的扩展速率尤为重要，进而可以大大提高裂纹扩展门槛值的计算精度，完善疲劳裂纹扩展机制。

Bathias等[3］率先开展了超声疲劳加载条件下裂纹扩展速率的试验研究，并考虑超声高频振动位移加载的特点，通过对裂纹尖端位移场的有限元计算，采用位移法求解裂尖应力强度因子，最终建立裂纹扩展模型。

近年来，Schönbauer等[4］针对多种材料的裂纹扩展机理进行了深入分析。

镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究

镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究摘要：随着航空航天技术的飞速发展，气冷涡轮叶片作为发动机关键部件，承受着极端的高温和高压工况，其强度和寿命需求日益提高。

而在现有的研究中，对于镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命预估方法尚未有明确的结论。

因此，本文通过实验和数值模拟相结合的方法，对镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命预估方法进行了研究。

1. 引言气冷涡轮叶片是航空发动机中功能复杂的组件之一。

在运行过程中，受到高温和高压等极端工况的影响，叶片会产生复杂的热应力和机械应力，从而导致疲劳破坏。

因此，准确预估镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命是非常重要的。

2. 实验设计与方法本研究使用了高温热压实验台对镍基气冷单晶叶片的疲劳寿命进行了测试。

在实验过程中，通过控制温度、压力、频率和振幅等参数，模拟了实际工作条件下的叶片疲劳破坏过程。

通过分析实验结果，得到了不同工况下叶片的疲劳寿命。

3. 数值模拟与分析基于实验结果，利用有限元方法建立了镍基气冷单晶叶片的数值模型，并以此进行了对疲劳寿命的预估。

通过模拟叶片在不同工作温度和压力下的力学响应和热应力分布，得到了叶片的疲劳寿命。

4. 结果与讨论实验结果表明，镍基气冷单晶叶片的疲劳寿命与工作温度、压力等参数密切相关。

在高温高压工况下，叶片的疲劳寿命较短。

而在较低温度和压力下，叶片的疲劳寿命较长。

数值模拟结果与实验结果吻合良好。

通过分析叶片的应力和温度分布，可以准确预估叶片的疲劳寿命。

此外，通过参数优化分析，可以进一步提高叶片的疲劳寿命。

5. 结论与展望本研究通过实验和数值模拟相结合的方法，对镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命进行了预估。

结果表明，在不同工况下叶片的疲劳寿命存在明显差异。

通过进一步优化设计和改进材料等手段，可以提高叶片的疲劳寿命，从而提高发动机的可靠性和寿命。

未来的研究可以从以下几个方面展开：进一步优化数值模型，提高预估结果的准确性；采用新型材料和涂层技术，改善叶片的抗疲劳性能；开展更多的实验和试验，验证预估结果的可靠性和稳定性。

多尺度下镍基单晶高温合金涡轮叶片疲劳蠕变寿命预测

多尺度下镍基单晶高温合金涡轮叶片疲劳蠕变寿命预测下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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镍基单晶合金叶片疲劳寿命预测方法研究

镍基单晶合金叶片疲劳寿命预测方法研究潘冬;杨晓光;胡晓安;石多奇【摘要】研究了3种针对镍基单晶合金各向异性低循环疲劳寿命建模的方法,分别为基于单晶合金弹性模量与晶体取向相关性的方法,与各向异性屈服函数相关的方法和传统滑移系的方法.对基于屈服函数的方法进行了修正以将其应用于单晶合金.利用公开文献中DD3单晶合金的低循环疲劳数据对修正的模型进行了验证,并对采用这3种方法得到的数据进行了比较.结果表明:修正的疲劳寿命模型和基于取向函数的寿命模型的预测结果与试验数据相比基本落在3倍分散带内,而采用基于滑移系的方法所得结果在4倍分散带内.基于屈服函数的修正模型和另外2种模型均可以较好地与3维有限元应力分析直接衔接,便于涡轮叶片结构级的寿命预测.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2014(040)003【总页数】4页(P45-48)【关键词】镍基单晶合金;寿命预测;疲劳;各向异性;叶片;涡轮【作者】潘冬;杨晓光;胡晓安;石多奇【作者单位】中航工业燃气涡轮研究院,成都610500;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V231.95镍基单晶高温合金已经广泛应用于涡轮叶片上[1]。

由于消除了晶界，使其热、疲劳和蠕变性能得到了显著提高[2]。

但材料的各向异性特征给强度和寿命评估带来了挑战；基于各向同性的强度理论和寿命模型不足以给出符合工程精度的预测结果[3]。

且由于实际叶片处于多轴应力状态下，发展既能考虑各向异性，又能处理多轴应力的寿命模型对于单晶叶片的设计具有十分重要的现实意义。

针对单晶合金叶片高温低周疲劳损伤研究，Li S X[4]和石多奇等[5-6]通过对各向同性材料的宏观唯象疲劳寿命模型进行扩展，构造1个取向函数来考虑材料的各向异性的影响；Swanson[7]和岳珠峰等[8-9]基于材料细观塑性理论，研究材料特定滑移系的塑性滑移规律，建立晶体滑移疲劳寿命模型；Roland等[10]通过对应力-寿命法进行扩展，构建基于Hill屈服函数的等效应力考虑定向凝固合金的各向异性的影响。

一种镍基单晶高温合金持久性能的预测

条件。旋转运动产生的离心力是叶片所受的主要载荷
图１持久试样尺寸示意图（ｌ）ｍｎ
Ｆｇ１Ｄｉｎｉｎｓｈｍａｉｆｒｅｕｔｒａｌｉ．ｍｅｓｏｃｅｔｃｏｃｅｐｒｐｕｅｓｍｐｅ
形式，因此蠕变性能得到了广泛研究ｌ］ｌ。为了预测材－３
合金熔化后浇人制备单晶的模壳内，当合金加热到１００℃后，以６ｍｍ／ｎ５ｍｉ速率下拉。单晶试棒经机械加工制成持久试样，持久试样的
尺寸见图１，进行不同条件下的高温持久性能测试，持
久性能为两个试样的平均值。
王建明．一，李晓桥，才庆魁，
（１沈阳大学机械工程学院，辽宁沈阳１０４；２东北大学材料冶金学院，辽宁沈阳１００）．１０４．１０４
摘要：在Ｍｏｋａ—ｒｔ程的基础上计算了试验合金的ＬｒｎｌｒｎｍｎＧａｎａｏ— ｌ曲线，对预测的结果与试验ｓｐｕｅｏｃｅ－ｓｔｍｔｆＳｔｅｓＲｕｔｒｆａＮｉｋｌｏ－Ｂａｅ
ＳｉｇｅＣｒｓａｐｒｌｙｎｌｙｔｌＳｕｅａｌｏ
ＷＡＮＧｉｎｍｉｇ一Ｌａ－ｉｏ，Ｊａ－ｎ ’ ，ＩＸｉｏｑａ ’ ＣＡＩｎ－ｕ１Ｑｉｇｋｉ＇
ＡｂｔａｔＴｈＬｒｏ・ｉｒＣｕｖｆｔｓｌｙｉａｃｌｔｄｏｎｈａｉｆＭｏｋａ・ａｔｓｒｃ：ｅａｓｎ・ｌＭｌｅｒｅｏｅｔａｌｓｃｌｕａｅｔｅｂｓｓｏｏｎｍｎ・ＧｒｎＥｑａｉｎｕｔ．Ｃｏｐｒｄｗｉｈｘｅｉｅｔｌｒｓｌ，ｉｔｌｓｗｅｌｗｉｅｌｅｐｒｅｔｌｃｒｅｔｏｍａｅｔｔｅｅｐｒｈｍｎａｅｕｔｔａｌｌｔｒａｘｅｉｎａｕｓｉｅｈｍｖ．Ｉｓｏｈｔｈｓｍｅｈｄｃｎｓｃｅｓｕｌｒｄｃｅｓｒｓｕｔｒｆｅｔａｌｙｈｗｓｔａｉｔｔｏａｕｃｓｆｌｐｅｉｔｈｔｅｓｒｐｕｅｏｓｌ．ｙｔｔｏＫｙｗｏｄｅｒｓ：Ｎｉａｅｓｎｌｒｓａｕｅａｌｙｅｔａｉｎｓｒｓｕｔｒ－ｓｉｇｅｃｔｌｐｒｌ；ｓｉｔ；ｔｅｓｒｐｕｅｂｙｓｏｍｏ

一种预测电缆热老化使用寿命的方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011079137.2(22)申请日 2020.10.10(71)申请人重庆大学地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人林景栋　蔡力　高俊峰　刘志文　缪存瀚　(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司 11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.G06F 30/20(2020.01)G06F 119/04(2020.01)G06F 113/16(2020.01)(54)发明名称一种预测电缆热老化使用寿命的方法(57)摘要本发明涉及一种预测电缆热老化使用寿命的方法，属于电缆监测技术领域。

该方法包括：1)建立改进的Arrhenius电缆热老化寿命预测模型；2)确定断裂伸长率保留率与老化时间和老化温度的关系；3)确定不同老化温度下电缆寿命与断裂伸长率保留率的关系；4)通过最小二乘法确定模型参数；5)确定基于断裂伸长率的电缆热老化使用寿命预测模型，进而确定50％下的断裂伸长率时的电缆使用寿命。

本发明建立在Arrhenius模型、断裂伸长率保留率与老化时间之间的关系的基础上，利用多元非线性回归法，得出电缆热老化寿命预测模型，能够计算出电缆在额定温度下的使用寿命。

本发明能有效预测电缆使用寿命，且能提高电缆寿命预测的精度。

权利要求书2页说明书4页附图2页CN 112257237 A 2021.01.22C N 112257237A1.一种预测电缆热老化使用寿命的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)在Arrhenius模型的基础上，建立改进的Arrhenius电缆热老化寿命预测模型；2)以步骤1)所建立的改进的Arrhenius电缆热老化寿命预测模型为已知条件，分析断裂伸长率保留率与老化时间和老化温度三者之间的关系；3)采用多元非线性回归法，确定不同老化温度下电缆寿命模型，以50％的断裂伸长率为电缆老化寿命终点，确定各老化温度电缆的使用寿命，经线性处理得出简化模型；4)以步骤3)所得的电缆寿命简化模型为已知条件，通过最小二乘法确定寿命预测模型的参数；5)确定基于断裂伸长率的电缆热老化使用寿命预测模型，将电缆额定温度带入确定的模型可以得出此时的电缆使用寿命。

镍基单晶合金涡轮叶片榫头微动疲劳寿命预测方法[发明专利]

专利名称：镍基单晶合金涡轮叶片榫头微动疲劳寿命预测方法专利类型：发明专利
发明人：李磊,孙守义,岳珠峰,杨未柱,何锟,卫靖澜,曾延
申请号：CN201811147466.9
申请日：20180929
公开号：CN109408900A
公开日：
20190301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开提供一种镍基单晶合金涡轮叶片榫头微动疲劳寿命预测方法，该方法包括：建立镍基单晶合金涡轮叶片榫头的微动疲劳接触分析模型；在给定工况下对该模型进行计算，获取分析参数，分析参数包括接触面不同位置处的分切应力、切向应力和相对滑移距离；确定给定工况下该模型接触面不同位置处的分切应力损伤因子；根据给定工况和分析参数，确定给定工况下该模型接触面不同位置处的累积耗散能损伤因子；根据分切应力损伤因子和累积耗散能损伤因子，确定微动疲劳综合损伤因子，进而得到镍基单晶合金涡轮叶片榫头的微动疲劳寿命。

本公开的镍基单晶合金涡轮叶片榫头微动疲劳寿命预测方法可准确预测镍基单晶合金涡轮叶片榫头的微动疲劳寿命。

申请人：西北工业大学
地址：710129 陕西省西安市友谊西路127号
国籍：CN
代理机构：北京律智知识产权代理有限公司
代理人：阚梓瑄
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基于Abductive网络的镍基单晶高温合金蠕变断裂寿命预测

基于Abductive网络的镍基单晶高温合金蠕变断裂寿命预测周海滔;轩福贞;王正东
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2009(033)012
【摘要】通过建立镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命与合金成分、试验温度以及试验应力的 4层Abductive网络预测模型,对CMSX-4与CMSX-10合金进行了不同试验条件下的寿命预测,并用试验所得的合金lgt-lgσ曲线进行了验证.结果表明:Abductive网络具有高的准确性与很好的适用性,能够准确预测不同成分镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命.
【总页数】5页(P16-19,23)
【作者】周海滔;轩福贞;王正东
【作者单位】华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室,上海,200237;华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室,上海,200237;华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室,上海,200237
【正文语种】中文
【中图分类】TG111;TG146.1
【相关文献】
1.人工神经网络法在镍基变形合金蠕变断裂寿命预测中的应用 [J], 于洋洋;彭志方;李军伟
2.基于机器学习的蠕变断裂寿命预测方法 [J], 张效成;宫建国;轩福贞
3.基于神经网络的镍基高温合金蠕变断裂寿命研究 [J], 于洋洋;彭志方;王春水;闫光宗
4.用人工神经网络法预测镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命 [J], 李军伟;彭志方
5.基于PSO-RBF神经网络的刀具寿命预测 [J], 李建伟;刘成波;郭宏;吕娜
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一种镍基单晶合金高温低周疲劳寿命预测方法

一种镍基单晶合金高温低周疲劳寿命预测方法
陈宏;蒋洪德
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2015(37)5
【摘要】提出一种考虑平均应力、应变比和晶体取向的镍基单晶合金低周疲劳寿命预测方法。

首先建立镍基单晶合金在[001]和[111]晶体取向下的疲劳寿命预测模型,该模型考虑了平均应力和应变比对疲劳寿命的影响。

然后,通过引入晶体取向函数建立不同晶体取向与[001]和[111]晶体取向下寿命预测模型中疲劳参数的关系,从而考虑镍基单晶合金晶体取向对疲劳寿命的影响。

最后,提出通过[001]和[111]晶体取向下的模型来预测任意晶体取向下疲劳寿命的方法。

提出的方法用DD3和PWA1840镍基单晶合金高温低周疲劳寿命试验数据进行验证,结果表明提出的方法是可接受的。

【总页数】6页(P857-862)
【关键词】镍基合金;晶体取向;低周疲劳;寿命预测;高温疲劳
【作者】陈宏;蒋洪德
【作者单位】清华大学热能工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TH114
【相关文献】
1.基于单胞模型镍基单晶高温合金低周疲劳寿命的预测 [J], 丁智平;李明;王腾飞;杨荣华
2.非对称循环载荷下镍基单晶合金低周疲劳寿命预测 [J], 丁智平;陈吉平;尹泽勇;杨治国
3.一种考虑各向异性的DD6单晶高温合金低周疲劳寿命预测方法 [J], 罗辅欢; 卿华; 田洪宇; 李昆
4.镍基单晶合金复杂应力状态低周疲劳寿命预测 [J], 丁智平;陈吉平;尹泽勇;杨治国;陈晓鸣
5.镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳实验研究与寿命预测 [J], 陈吉平;丁智平;尹泽勇;刘义伦
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【CN110032786A】镍基单晶气膜孔结构件原始疲劳质量的评估方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910267653.9(22)申请日 2019.04.03(71)申请人西北工业大学地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人温志勋　岳珠峰　王昭晗　李振威　程昊　蒋波　许壮壮　(74)专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司 11438代理人阚梓瑄(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)G01N 33/204(2019.01)G01N 33/2045(2019.01)(54)发明名称镍基单晶气膜孔结构件原始疲劳质量的评估方法(57)摘要本公开是关于一种镍基单晶气膜孔结构件原始疲劳质量的评估方法。

该评估方法包括：提供多组试验件，每组均包括多个试验件，对各组试验件预设不同条件进行疲劳测试；疲劳测试完成后，对试验件进行金相观测并进行断口分析；获取测试数据，根据所述测试数据确定TTCI分布；根据所述TTCI分布与所述断口分析的数据确定EIFS控制方程，并建立通用EIFS分布；根据所述通用EIFS分布确定试验件寿命；确定原始疲劳质量符合性判据；将确定的试验件寿命与所述判据进行比较；输出原始疲劳质量评估结果。

本公开提供的评估方法，能够预测出在不同条件下的气膜孔结构疲劳寿命，从而基于原始疲劳质量符合检查判据，实现对气膜孔结构件原始疲劳质量的设计进行判定。

权利要求书2页说明书9页附图2页CN 110032786 A 2019.07.19C N 110032786A1.一种镍基单晶气膜孔结构件原始疲劳质量的评估方法，其特征在于，包括：提供多组试验件，每组均包括多个试验件，对各组试验件预设不同条件进行疲劳测试；疲劳测试完成后，对试验件进行金相观测并进行断口分析；获取测试数据，根据所述测试数据确定TTCI分布；根据所述TTCI分布与所述断口分析的数据确定EIFS控制方程，并建立通用EIFS分布；根据所述通用EIFS分布确定试验件寿命；确定原始疲劳质量符合性判据；将确定的试验件寿命与所述判据进行比较；输出原始疲劳质量评估结果。