航空发动机领域
关于叶片/转子链接结构的应用
◊ 额定工况下风扇叶片的转速可达3000rpm
◊ 涡轮和压缩机的最高转速可达10000rpm，结构服役温度极高
◊ 结构会发生疲劳和时间相关的裂纹扩展
◊ 裂纹可能位于转子或叶片局部位置
◊ 叶片根部和涡轮沟槽的局部区域几何复杂
-直的或者斜的沟槽
-榫槽或者枞树型叶根
◊ 每个涡轮盘上包含大量叶片结构
◊ 这些复杂的几何特征将影响结构建模
◊ 除了几何特征复杂外，载荷工况同样复杂
-旋转离心力
-叶片翼型载荷
-摩擦力
-温度分布
-每个循环内的载荷和温度是变化
◊ 除此之外，考虑循环对称的因素，位移边界条件同样复杂
◊ Zencrack的“full cycle”能力可以执行疲劳和时间相关耦合的裂纹扩展分析
◊ 能力可以解决疲劳-时间耦合的裂纹扩展分析
-有限元模型中考虑了每个增量步下的不同力学载荷和温度载荷
-提取每个增量步下的计算结果，采用软件内置的雨流计数获取疲劳载荷谱
单一叶片的循环对称模型
包含五个叶片的循环对称模型
模型数据
◊ 有限元分析中研究了单一叶片的循环对称模型
-没有考虑叶片翼型
-叶片厚度相同
√不考虑结构的孔和边缘
√不考虑螺栓孔
◊ 几何模型和载荷条件摘自若干文献
◊ 结构几何和载荷条件参考以下文献
◊ 转速和温度的时间历程
◊ 材料取自典型的涡轮材料
-涡轮和叶片的材料相同
-弹性模量和泊松比随温度变化
-采用walker裂纹扩展公式用于疲劳裂纹扩展计算，comet公式用于时间相关的裂纹扩展计算
√考虑温度相关的裂纹扩展数据
√疲劳裂纹扩展计算使用“平均速率法”
无裂纹网格
角裂纹扩展分析计算结果
穿透裂纹扩展分析计算结果
