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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
定向凝固涡轮叶片具有优异的高温力学性能，近年来在航空发动机上得到了广泛的使用。已有研究发现，采用定向凝固工艺生产叶片时，合金熔液的凝固过程受到叶片几何因素的影响，使得叶片不同部位的显微组织存在差异，显微组织间的差异势必引起叶片不同部位材料的力学性能出现差异。然而，这种因显微组织不一致而造成的力学性能差异有多大，是否应该在叶片寿命设计中加以考虑，尚未看到相关的研究。由于当前在叶片寿命设计时，均认为叶片不同部位材料的力学性能在相同应力水平、温度下是一致的，据此进行寿命设计，设计的叶片可能存在安全隐患。因此，定量研究定向凝固涡轮叶片不同部位材料力学性能的差异，是定向凝固叶片设计中迫切需要开展的研究内容。针对当前研究中存在的不足，论文结合定向凝固高温合金DZ22B和典型定向凝固涡轮叶片的结构特征，提出了一种基于叶片模拟件的试验研究方法，以便定量研究定向凝固叶片不同部位材料的力学性能。论文设计了能够代表叶片不同部位材料力学性能的叶片模拟件，开展了低循环疲劳、蠕变试验，结合试验数据预测了定向凝固叶片不同部位材料的高温低循环疲劳、蠕变性能。在此基础上，提出了一种基于损伤的寿命预测方法，并对比分析了在定向凝固叶片寿命设计中考虑和不考虑叶片不同部位材料力学性能差异的预测结果。论文得出主要结论如下：1）采用论文中的设计方法得到的叶片模拟件，其显微组织特征与叶片上对应部位的显微组织特征相似，其力学性能能够代表叶片对应部位的材料力学性能；2）定向凝固涡轮叶片不同部位材料力学性能存在明显差异：论文在温度为850℃、应力为608MPa下开展蠕变断裂试验，获得的寿命数据表明，缘板模拟件、叶冠模拟件的蠕变均值寿命分别为叶身模拟件蠕变均值寿命的92.88%和72.95%，而温度为540℃，Von-Mises应力最大点峰值应力为1027MPa，应力比为0.1的低循环疲劳试验数据表明，缘板、叶冠以及榫头模拟件的疲劳均值寿命分别为叶身模拟件疲劳均值寿命的13.72%，28.50%和29.11%；3）定向凝固涡轮叶片破坏模式不仅与应力水平、温度分布相关，而且与叶片不同部位材料的力学性能密切相关，定向凝固叶片发生破坏的区域很可能是力学性能最差的区域而非应力水平最高的区域。在一定试验条件下，论文定量地给出了定向凝固叶片不同部位材料的力学性能差异。此外，研究成果表明，在定向凝固叶片寿命设计时，需要考虑叶片不同部位材料力学性能存在差异这一特征，否则设计的叶片将存在安全隐患。论文提出的研究方法及研究结论对于完善定向凝固涡轮叶片的设计理论和方法、提高叶片可靠性和改进定向凝固成形工艺都具有重要意义。 |
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发表于 2022-8-22 22:30:40
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