摘要:
通过开展不同一次取向偏角(1.5°~7.1°)、温度(850 ℃和980 ℃)和应力比(−1、−0.33、0.1、0.5、0.8和0.9)条件下的气膜孔模拟件高周疲劳试验,结合疲劳断口宏微观形貌分析,系统揭示了晶体取向、温度场与载荷参数对疲劳强度的影响规律。基于Kitagawa-Takahashi(K-T)图法框架,结合EI-Haddad模型与平均应力修正理论,构建了多因素协同作用的高周疲劳强度预测模型。结果表明:疲劳断口均呈现类解离断裂特征,未观察到缩颈或明显伸长现象,疲劳裂纹主要萌生于气膜孔附近,并沿{111}晶体学滑移平面扩展。当一次取向偏角小于7.1°时,疲劳强度的差异不超过2%,显示该阈值范围内的取向不敏感性。温度效应表现为显著的高周疲劳强度衰减规律,980 ℃下的疲劳强度较850 ℃下降了12.4%。恒寿命曲线(2×107循环周次)呈现典型外凸特性:低应力比区(R<0.5)平均应力增速为高应力比区(R>0.5)的3.44倍,而应力幅值衰减速率呈现相反规律。建立的疲劳强度模型显示预测值与试验值相比误差小于7.7%,表明该模型在复杂多因素耦合条件下的工程适用性,可以为先进航空发动机单晶涡轮叶片的抗疲劳优化设计提供重要理论支撑。
刘星月, 刘海燕, 张晓杰, 等. 考虑多因素协同作用的单晶高温合金高周疲劳强度预测模型[J]. 航空动力学报, 2026, 41(5):20250200. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20250200.