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航空發動機葉片的失效模式主要是高周疲勞斷裂,葉片表面完整性會直接影響葉片的疲勞抗力。表面完整性(surfaceintegrity)是葉片加工后表面幾何和表面物理性質的總稱。
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研究了3種針對鎳基單晶合金各向異性低循環疲勞壽命建模的方法,分別為基于單晶合金彈性模量與晶體取向相關性的方法,與各向異性屈服函數相關的方法和傳統滑移系的方法。對基于屈服函數的方法進行了修正以將其應用于單晶合金。利用公開文獻中DD3單晶合金的低循環疲勞數據對修正的模型進行了驗證,并對采用這3種方法得到的數據進行了比較。結果表明:修正的疲勞壽命模型和基于取向函數的壽命模型的預測結果與試驗數據相比基本落在3倍分散帶內,而采用基于滑移系的方法所得結果在4倍分散帶內。基于屈服函數的修正模型和另外2種模型均可以較好地與3維有限元應力分析直接銜接,便于渦輪葉片結構級的壽命預測。