涡轮叶片作为航空及地面燃气轮机中的耐久性关键件,承受着复杂的高温复合疲劳。在过去十多年间,北京航空航天大学石多奇教授较为系统地研究了涡轮叶片用单晶/定向结晶高温合金在多种载荷(蠕变、蠕变疲劳和热机疲劳等)条件下的复杂本构行为建模方法和叶片结构非线性数值仿真方法,建立了各向异性高温合金粘塑性本构关系和晶体塑性本构模型,提高了航空发动机高温结构非线性应力应变的数值模拟能力;针对涡轮叶片不同部位蠕变-疲劳、TMF和拉-弯高低周复合疲劳多模式破坏特点,提出了采用结构细节刻画的新型特征模拟件设计方法,建立了结构特征模拟件和全尺寸叶片的复合疲劳试验技术,较为全面地验证了基于CDM的蠕变-疲劳、TMF和高低周复合疲劳寿命模型的预测能力,形成了从标准试样到结构模拟件,再到全尺寸涡轮叶片的高温复合疲劳寿命分析理论和试验验证技术。
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