ZSGH4169榫连接结构微动疲劳试验

邢泽宇; 张宏建; 于子强; 崔宝龙; 温卫东

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20200509

Chinese

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

ZSGH4169榫连接结构微动疲劳试验

结构、强度、振动 | 更新时间：2025-04-07

- ZSGH4169榫连接结构微动疲劳试验
- Fretting fatigue test of ZSGH4169 dovetail structure
- 航空动力学报 2021年36卷第11期页码：2410-2417
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016
- 作者简介：
  
  邢泽宇（1996-），男，硕士生，主要从事镍基高温合金微动疲劳试验研究。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(91860111);国家科技重大专项（2017⁃Ⅳ⁃0012⁃0049）
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20200509
  中图分类号：
- 稿件说明：
移动端阅览
邢泽宇, 张宏建, 于子强, 等. ZSGH4169榫连接结构微动疲劳试验[J]. 航空动力学报, 2021,36(11):2410-2417.

Zeyu XING, Hongjian ZHANG, Ziqiang YU, et al. Fretting fatigue test of ZSGH4169 dovetail structure[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(11): 2410-2417.
邢泽宇, 张宏建, 于子强, 等. ZSGH4169榫连接结构微动疲劳试验[J]. 航空动力学报, 2021,36(11):2410-2417. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20200509.

Zeyu XING, Hongjian ZHANG, Ziqiang YU, et al. Fretting fatigue test of ZSGH4169 dovetail structure[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(11): 2410-2417. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20200509.

摘要

针对航空发动机热端部件涡轮盘榫连接结构微动疲劳现象展开研究，开展了ZSGH4169镍基高温合金榫连接结构在不同温度和不同载荷下的微动疲劳试验。试验发现：在不同工况下，微动疲劳裂纹均产生在榫槽接触区的下缘，且两侧均有裂纹产生。榫连接结构微动疲劳寿命随着试验温度的升高，微动疲劳寿命显著降低；随着载荷的增加，微动疲劳寿命显著降低。温度和载荷都会对滑移幅值产生影响，且微动疲劳寿命随着滑移幅值的增加而降低。使用包含微动疲劳参数的高温微动疲劳寿命预测模型来对ZSGH4169微动疲劳试验进行验证，预测寿命均在2倍误差带内。

Abstract

The fretting fatigue of ZSGH4169 Nickel⁃based superalloy dovetail structure was studied under different temperatures and loads.It was found that under different working conditions，the fretting fatigue cracks were generated at the lower edge of the mortise contact area，and cracks were generated on both sides.The fretting fatigue life of dovetail structure decreased significantly with the increase of test temperature and load.Both temperature and load affected the slip amplitude and the fretting fatigue life decreased with the increase of slip amplitude.The high⁃temperature fretting fatigue life prediction model containing fretting fatigue parameters was used to verify the fretting fatigue test of ZSGH4169，and the predicted life was within the double error band.

关键词

Keywords

references

周仲荣 , VINCENT L . 微动磨损 [M]. 北京：科学出版社 , 2002 .

石光达 . 连杆齿形配合面微动疲劳损伤研究 [D]. 天津 : 天津大学 , 2012 .

SHI Guangda . Fretting fatigue damage on the toothed mating surface of a connecting rod [D]. Tianjin : Tianjin University , 2012 . （in Chinese）

IYER K , MALL S . Effects of cyclic frequency and contact pressure on fretting fatigue under two⁃level block loading [J]. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures , 2000 , 23 （ 4 ）: 335 ⁃ 346 .

SAEED A , HOEPPNER D W . A fretting fatigue normal pressure threshold concept [J]. Wear , 1993 , 160 （ 1 ）: 33 ⁃ 35 .

FOUVRY S , BERTHEL B . Prediction of fretting⁃fatigue crack nucleation using a surface shear⁃sliding size crack analog parameter [J]. Procedia Engineering , 2015 , 133 : 179 ⁃ 191 .

KORKMAZ Y M , COKER D . Finite element analysis of fretting contact for nonhomogeneous materials [J]. Procedia Structural Integrity , 2017 , 5 : 452 ⁃ 459 .

YUKI N , KENKICHI S . Effects of magnetic field and frequency on fretting wear [J]. The Proceedings of Conference of Kanto Branch , 2007 , 13 : 201 ⁃ 202 .

MASANOBU K , RYOSUKE K . Fretting fatigue in hydrogen environment [J]. Journal of Japanese Society of Tribologists , 2015 , 60 （ 10 ）: 651 ⁃ 657 .

郑劲松 , 赵丽娜 , 厉淦 . 接触应力和高温环境对Inconel 690合金微动疲劳寿命的影响 [J]. 材料保护 , 2015 , 48 （ 3 ）: 27 ⁃ 30,7 .

ZHENG Jinsong , ZHAO Lina , LI Can . Influence of contact pressure and high ambient temperature on fretting fatigue life of Inconel 690 alloy [J]. Materials Protection , 2015 , 48 （ 3 ）: 27 ⁃ 30,7 . （in Chinese）

何明鉴 . 机械构件的微动疲劳 [M]. 北京 : 国防工业出版社 , 1994 .

罗恒军 , 谢静 , 廖佳 , 等 . GH4169G合金高强涡轮盘锻件的试制 [J]. 大型铸锻件 , 2013 , 13 （ 3 ）： 47 ⁃ 48 .

LUO Hengjun , XIE Jing , LIAO Jia , et al . Trial manufacturing of high strength GH4169G alloy turbine disc forging [J]. Heavy Castings and Forgings , 2013 , 13 （ 3 ）: 47 ⁃ 48 . （in Chinese）

HAMDY M , WATERHOUSE R B . The fretting fatigue behaviour of Ti⁃6A1⁃4V at temperatures up to 600 ℃ [J]. Wear , 1979 , 56 （ 1 ）: 1 ⁃ 8 .

戴振东 , 朱如鹏 , 潘升材 , 等 . 高温不锈钢与钛合金微动疲劳特性的实验研究 [J]. 航空学报 , 1999 , 20 （ 3 ）: 3 ⁃ 5 .

DAI Zhendong , ZHU Rupeng , PAN Shengcai , et al . Experimental study on fretting fatigue of stainless steel and titanium alloy [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica , 1999 , 20 （ 3 ）: 3 ⁃ 5 . （in Chinese）

HUANG Changwu , YANG Guangxue , FU Nianjun , et al . Research on fretting fatigue life of interference fit and its influencing factors [J]. Applied Mechanics and Materials , 2013 , 251 : 293 ⁃ 300 .

ARAUJO J A , NOWELL D . Mixed high low fretting fatigue of Ti6Al4V:tests and modelling [J]. Tribology International , 2009 , 42 （ 9 ）: 1276 ⁃ 1285 .

JIN O , MALL S , SAHAN O . Fretting fatigue behavior of Ti⁃6Al⁃4V at elevated temperature [J]. International Journal of Fatigue , 2005 , 27 （ 4 ）: 395 ⁃ 401 .

高广睿 , 刘道新 , 张晓化 . Ti811合金的高温微动疲劳行为 [J]. 中国有色金属学报 , 2005 , 15 （ 1 ）: 38 ⁃ 43 .

GAO Guangrui , LIU Daoxin , ZHANG Xiaohua . Fretting fatigue behaviors of Ti811 alloy at elevated temperature [J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals , 2005 , 15 （ 1 ）: 38 ⁃ 43 . （in Chinese）

MALL S , HUK K , PORTER W J , et al . High temperature fretting fatigue behavior of IN100 [J]. International Journal of Fatigue , 2010 ， 32 （ 8 ）: 1289 ⁃ 1298 .

JAYAPRAKASH M , KOMATSU D , OKAZAKI M , et al . High temperature fretting fatigue behavior of IMI834 titanium alloy [J]. Transactions of the Indian Institute of Metals , 2016 , 69 （ 2 ）: 439 ⁃ 444 .

王楠 , 崔海涛 , 张宏建 . 榫连接结构高温低周微动疲劳试验 [J]. 航空动力学报 , 2018 , 33 （ 12 ）: 3007 ⁃ 3012 .

WANG Nan , CUI Haitao , ZHANG Hongjian . Low cycle fretting fatigue tests of dovetail structure at elevated temperature [J]. Journal of Aerospace Power , 2018 , 33 （ 12 ）: 3007 ⁃ 3012 . （in Chinese）

PENG Jinfang , JIN Xiao , XU Zhibiao , et al . Study on the damage evolution of torsional fretting fatigue in a 7075 aluminum alloy [J]. Wear , 2018 , 402 / 403 ： 160 ⁃ 168 .

SANGRAL S , ACHYUTH K , PATEL M , et al . Effect of fretting on fatigue behavior of Al alloys considering environmental effect [J]. Materials Today:Proceedings , 2019 , 15 （ 1 ）： 119 ⁃ 125 .

航空发动机设计用材料数据手册编委会 . 航空发动机设计用材料数据手册 [M]. 北京：航空工业出版社 , 2010 .

李爱民 , 崔海涛 , 温卫东，等 . 基于非线性连续介质损伤力学方法的微动疲劳寿命预测 [J]. 航空学报 , 2013 , 34 （ 9 ）: 2122 ⁃ 2129 .

LI Aimin , CUI Haitao , WEN Weidong , et al . Prediction of fretting fatigue life based on nonlinear continuum damage mechanics [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica , 2013 , 34 （ 9 ）: 2122 ⁃ 2129 . （in Chinese）

吴博伟 , 张宏建 , 崔海涛，等 . 基于连续介质损伤力学的高温微动疲劳寿命预测模型 [J]. 航空动力学报 , 2019 , 34 （ 3 ）: 656 ⁃ 663 .

WU Bowei , ZHANG Hongjian , CUI Haitao , et al . High⁃temperature fretting fatigue life prediction model based on continuum damage mechanics [J]. Journal of Aerospace Power , 2019 , 34 （ 3 ）: 656 ⁃ 663 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

榫连接结构高温低周微动疲劳试验

基于连续介质损伤力学的高温微动疲劳寿命预测模型

微动垫夹持刚度对微动疲劳寿命的影响分析

榫连接结构微动疲劳寿命研究

各向异性材料微动疲劳寿命研究