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作者：卢绪平;王跃;陈墨;江荣;何云;宋迎东;
单位：中国航发四川燃气涡轮研究院;南京航空航天大学能源与动力学院;
摘要：气膜孔因其特殊的几何构型，在提升涡轮叶片冷却效率的同时，孔边往往存在较为明显的应力集中现象，导致叶片的高周疲劳（High Cycle Fatigue,HCF）失效。因此，本文开展了900℃下振动疲劳试验，以评估圆柱型和簸箕型气膜孔对DD6镍基单晶高温合金高周疲劳强度的影响，并通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）和能谱仪（Energy Dispersive Spectroscopy,EDS）分析气膜孔模拟件HCF失效机理。研究发现孔边氧化层在交替载荷作用下存在均布开裂现象，形成尖角，最终导致裂纹萌生，并沿着{111}滑移面扩展。通过有限元仿真分析了孔边应力应变分布，结合临界距离理论，建立了气膜孔高周疲劳强度评估方法和基于疲劳缺口系数经验公式的气膜孔高周疲劳强度预测方法。结果表明：簸箕型气膜孔的高周疲劳强度为298.03 MPa，圆柱型气膜孔高周疲劳强度为321.35 MPa；气膜孔高周疲劳强度预测误差在10%以内。所建立的含异型气膜孔的DD6单晶高温合金高周疲劳强度评估、预测方法可为航空发动机涡轮叶片膜冷却结构疲劳性能的设计和评估提供技术支持。
关键词：单晶高温合金;;气膜孔;;应力集中;;高周疲劳;;疲劳强度预测
基金资助：航空发动机及燃气轮机基础科学中心重大项目（P2022-A-Ⅲ-003-001）;; 南京航空航天大学研究生科研与实践创新计划项目（xcxjh20220205）~~
