Very⁃high cycle fatigue strength estimation method for aero⁃engine reliability design

Xin CHEN; Yuhuai HE; Wei XU; Chengqi SUN

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20220183

Chinese

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Very⁃high cycle fatigue strength estimation method for aero⁃engine reliability design

Structure,Strength and Vibration | 更新时间：2025-03-14

- Very⁃high cycle fatigue strength estimation method for aero⁃engine reliability design
- Journal of Aerospace Power Vol. 37, Issue 8, Pages: 1761-1770(2022)
- 作者机构：
  
  1.中国航空发动机集团有限公司北京航空材料研究院，北京 100095
  2.中国航空发动机集团有限公司北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095
  3.中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室，北京 100190
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220183
  CLC：
- 稿件说明：
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Xin CHEN, Yuhuai HE, Wei XU, et al. Very⁃high cycle fatigue strength estimation method for aero⁃engine reliability design[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(8): 1761-1770.
DOI：

Xin CHEN, Yuhuai HE, Wei XU, et al. Very⁃high cycle fatigue strength estimation method for aero⁃engine reliability design[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(8): 1761-1770. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20220183.

摘要

提出了一种面向可靠性设计的四参数随机疲劳极限模型，可针对小样本数据实现超高周疲劳（VHCF）应力⁃寿命（

S⁃N

）曲线处理。通过对航空用钛合金常规样本数超高周疲劳数据的拟合分析和对比验证了模型的准确性。同时，以某型航空发动机压气机叶片用TC17钛合金为研究对象，分别对室温（RT）和400 ℃小样本超高周疲劳数据进行了处理，得到了典型置信度和可靠度条件下的超高周疲劳强度估计值。结果表明：本文提出的四参数随机疲劳极限模型，能够通过少量的长寿命区试验数据获得材料超高周范围内发动机设计所需的疲劳强度估计值；相较于常用的升降法，基于本模型进行试验安排可大幅降低68%的试验量，为发动机材料的超高周疲劳强度评价提供方法支持。

Abstract

A four⁃parameter random fatigue limit model for reliability design was proposed，which can realize very⁃high cycle fatigue stress⁃life （

⁃

） curve processing for small sample of data.The accuracy of the model was verified by fitting analysis and comparison of very⁃high cycle fatigue data of conventional samples of titanium alloys for aviation.At the same time，TC17 titanium alloy for a specific type of aero⁃engine compressor blade was taken as the research object，and the very⁃high cycle fatigue data of small samples were processed at room temperature （RT） and 400 ℃，respectively.The very⁃high cycle fatigue strength under typical confidence and survival probability was investigated by this mode.The results showed that the four⁃parameter random fatigue limit model proposed can obtain the value of the estimated fatigue strength required for engine design in very‑high cycle regime.With a small amount of long⁃life area data，the proposed model provides a reliable method for very⁃high cycle fatigue strength evaluation of engine materials by an economical cost.

关键词

Keywords

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