Научная статья на тему 'Исследование механизмов развития трещин малоцикловой усталости в дисках авиадвигателей в условиях эксплуатации и оценка остаточной долговечности дисков'

Исследование механизмов развития трещин малоцикловой усталости в дисках авиадвигателей в условиях эксплуатации и оценка остаточной долговечности дисков Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
418
217
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ / КИНЕТИКА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН / ОСТАТОЧНАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ / КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕЩИН / ЭЛЕКТРОННАЯ ФРАКТОГРАФИЯ / УСТАЛОСТНЫЕ БОРОЗДКИ / LOW CYCLE FATIGUE / FATIGUE CRACK KINETICS / RESIDUAL LIFE / ELECTRON FRACTOGRAPHY / FATIGUE STRIATIONS / FINITE ELEMENT CRACK MODELING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Туманов Николай Ваганович, Черкасова Светлана Александровна, Лаврентьева Марина Александровна, Воробьёва Нина Алексеевна

С помощью электронно-микроскопических фрактографических исследований установлены механизмы развития трещин малоцикловой усталости в дисках авиадвигателей в условиях эксплуатации. Разработаны методы оценки остаточной долговечности дисков.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Туманов Николай Ваганович, Черкасова Светлана Александровна, Лаврентьева Марина Александровна, Воробьёва Нина Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF MECHANISMS OF LOW CYCLE FATIGUE CRACK PROPAGATION IN AERO ENGINE DISKS UNDER OPERATING CONDITIONS AND DISK RESIDUAL LIFE ESTIMATION

Using microfractographic observations the mechanisms of low cycle fatigue crack kinetics in aero engine disks under operating conditions have been established. On this basis the techniques for disc residual life estimation have been developed. The techniques have been verified with the data of crack growth microfractographic reconstitution and crack kinetics direct observation on a disk surface.

Текст научной работы на тему «Исследование механизмов развития трещин малоцикловой усталости в дисках авиадвигателей в условиях эксплуатации и оценка остаточной долговечности дисков»

УДК 621.452-226:620.191

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ В ДИСКАХ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ДИСКОВ

©2011 Н. В. Туманов, С. А. Черкасова, М. А. Лаврентьева, Н. А. Воробьёва Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, г. Москва

С помощью электронно-микроскопических фрактографических исследований установлены механизмы развития трещин малоцикловой усталости в дисках авиадвигателей в условиях эксплуатации. Разработаны методы оценки остаточной долговечности дисков.

Малоцикловая усталость, кинетика усталостных трещин, остаточная долговечность, конечноэлементное моделирование трещин, электронная фрактография, усталостные бороздки.

■кр

^ост = |

Остаточная долговечность Ыост дисков авиадвигателей (долговечность дисков с трещинами) определяется периодом роста трещины малоцикловой усталости (МЦУ) от начального 10 до критического 1кр размеров:

7

а

№) ’

где ¥(Г) - зависимость скорости роста трещины усталости (СРТУ) от ее размера I (длины или глубины). Эта зависимость может быть определена экспериментальными или расчётными методами. В последнем случае СРТУ связывают с расчётными параметрами механики разрушения, наиболее распространенным из которых является размах (в цикле нагружения) коэффициента интенсивности напряжений (КИН) ЛК. Кинетическая зависимость У(ЛК) определяется в процессе испытаний стандартных образцов в регламентируемых условиях, исключающих пластическую деформацию за пределами вершины трещины. Однако её использованию для определения Ыоот препятствуют следующие обстоятельства:

1) в соответствии с представлениями механики разрушения применение зависимости У(ЛК) возможно только в том случае, когда зона пластической деформации локализована у фронта трещины, в то время как трещины МЦУ в дисках, как правило, зарождаются и распространяются в высокона-груженных (критических) зонах упругопластической деформации;

2) условия циклического нагружения при получении зависимости У(ЛК) существенно отличаются от эксплуатационных условий, в

которых реализуются значительные выдержки в цикле при максимальной (или близкой к ней) нагрузке.

Другой подход к расчету Ыост предложен в работах [1-2]. Он базируется на моделировании устойчивого роста (УР) трещин МЦУ с использованием свободной от ограничений линейной механики разрушения теоретической кинетической зависимости, которая получена на основании анализа физического механизма УР (механизма периодического расслаивания-разрыва - МПРР) [3]. Для практического применения такого подхода необходимо предварительно определить вклад МПРР в кинетику трещин МЦУ в условиях эксплуатации.

Кинетика усталостных трещин (КУТ) обусловлена действующими на их фронте механизмами разрушения, каждый из которых оставляет на поверхности разрушения характерный микрорельеф (фракторельеф). Это позволяет установить на основании фрактографических исследований эксплуатационных трещин те механизмы разрушения, которые реализуются в условиях эксплуатации. Поскольку действие МПРР приводит к формированию фракторельефа в виде усталостных бороздок, расстояние £ между которыми (шаг бороздок) характеризует подрастание трещины в каждом цикле нагружения (т.е. СРТУ), то с использованием результатов фрактографического анализа можно также оценить период УР трещин МЦУ.

Рассмотрим эксплуатационные изломы по трещинам МЦУ в дисках двигателей гражданской авиации (ГА) и маневренной

авиации (МА). На рис. 1,а показана трещина в ободе диска ТВД двигателя ГА. Трещина образовалась в условиях эксплуатации в вы-соконагруженной области отверстия для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам. Материал диска - гранулируемый никелевый сплав ЭП741НП. Температура в зоне распространения трещины на максимальном режиме - около »650°С. Наработка диска в эксплуатации 17500 часов / 2427 полетных циклов. После обнаружения трещины диск отстранили от эксплуатации и провели эквивалентно-циклические испытания (ЭЦИ) на установке для испытания роторов (13661 испытательный цикл), в процессе которых происходило дальнейшее развитие трещины. Продолжительность испытательного цикла 94с, выдержка на максимальном режиме - 32с.

Фрагмент излома по вскрытой после окончания ЭЦИ трещине показан на рис. 1,б. Очаги развития трещины располагаются вдоль рисок от механической обработки на поверхности отверстия. На рис.1,в приведены микрофотографии участков 1^4 на поверхности излома: первые два участка находятся в области развития эксплуатационной трещины, а 3-й и 4-й участки соответствуют распространению трещины при ЭЦИ. На всех указанных участках под слоем окислов имеются усталостные бороздки, что свидетельствует о действии в условиях эксплуатации и ЭЦИ одного и того же механизма развития трещины (МПРР), несмотря на то, что выдержки в цикле нагружения в условиях эксплуатации (в среднем 7.2 часа) и при ЭЦИ (полминуты) различаются на три порядка. На рис.1,г,д показаны базовая S(l) и интегральная

Г dl

^ > = [ад (1)

кинетические зависимости, где N - число циклов, I и І0 - длина (глубина) и начальная длина (глубина) трещины (величина I измерялась в указанном на рис.1,б направлении, 10=0.54мм, что соответствует ближайшей к очагу области, на которой под слоем окислов выявляются измеримые усталостные бороздки). Примыкающая к очагу область излома сильно повреждена и окислена, поэтому микрофрактографический анализ в ней невозможен. Как видно на рис.1,д, от 10=0.54мм до 1=5.6мм (окончание ЭЦИ) трещина развивалась »14600 циклов, т.е. ука-

занный диапазон изменения длины трещины соответствует всему периоду ЭЦИ и около 1000 полетным циклам. Детальный фракто-графический анализ (с использованием данных по трещинам в других отверстиях) показывает, что период УР трещины в условиях эксплуатации составил более 75% эксплуатационной циклической наработки диска.

На рис.2,а показан излом по трещине МЦУ в ступице диска КВД из стали ЭИ961 двигателя ГА. Трещина развивалась в зоне концентрации напряжений (в радиусе перехода дна шлицевого паза к боковой поверхности шлица) и была обнаружены при дефектоскопическом контроле после наработки в эксплуатации 1497 полётных циклов. Многочисленные очаги развития трещины располагаются на поверхности паза. Усталостный излом представляет собой узкую область, вытянутую вдоль поверхности паза (рис.2,а,б): ее максимальная глубина - около 300мкм, длина вдоль поверхности паза - 22мм. Излом вблизи очагов сильно окислен, поэтому количественная микро-фрактография возможна только в области, отстоящей от поверхности паза на расстояние >50мкм. От глубины трещины /«50мкм и до /«600мкм поверхность разрушения покрыта усталостными бороздками со средним шагом 0.3 мкм (рис. 2,в,г), т.е. период роста трещины в указанном диапазоне можно оценить как 300мкм/0.3мкм=1000 полётных циклов.

Таким образом, при развитии в эксплуатационных условиях трещин МЦУ в дисках двигателей ГА, изготовленных из сплавов на основе никеля и железа (материалов с высокосимметричными кубическими кристаллическими решетками) с различной микроструктурой (рис. 3) реализуется один и тот же тип фракторельефа (усталостные бороздки), свидетельствующий об устойчивом росте трещины в результате реализации МПРР вдоль всего ее фронта.

Такой же вывод можно сделать и на основании фрактографических исследований дисков двигателей МА, изготовленных из аналогичных сплавов. Фракторельеф в этих дисках имеет определенную специфику, связанную со сложным характером полетного цикла нагружения, включающего несколько «малых» циклов (подциклов).

шаг бороздок, мкм

а

б

1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ооооооооос ооооооооо ооооооооооооооо т- т- т- т- т- т-ОЮ^ЮШ^'СОМ'" .5 .4 .3 .2 .1 1 аоимиЬ оиоиь

\

\

\

• »

9 9 < • "* 1 • • ( |

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

глубина трещины, мм

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

глубина трещины, мм

г д

Рис. 1. Трещина МЦУ в диске ТВД двигателя ГА (гранулируемый никелевый сплав ЭП741НП), развившаяся в условиях эксплуатации (а), фрагмент усталостного излома после окончания ЭЦИ диска с трещиной (б), фракторельеф на участках 1+4 (в) (стрелки - локальные направления роста трещины), базовая (г)

и интегральная (д) кинетические зависимости

в

5 5.5

6

в г

Рис. 2. Излом- по трещине МЦУ в диске КВД двигателя ГА (стальЭИ961), развившейся в условиях эксплуатации (а, б) и усталостные бороздки на поверхности разрушения (в, г)

б

Рис. 3. Микроструктура сплавов ЭП741НП (а) и ЭИ691 (б)

На рис. 4,а показан фрагмент излома диска ТВД двигателя МА. Трещина развивалась в области перехода от полотна к ободу в перемычке между отверстиями для подвода охлаждающего воздуха. До глубины трещины

1»2мм происходил устойчивый рост, который состоял из двух этапов. На первом этапе (до I» 1.5мм) в полетном цикле образовывалась только одна бороздка, т.е. в каждом полете трещина подрастала на величину 51 (рис. 4, б).

а

На втором этапе, когда размахи КИН в под-циклах превысили нижнюю границу устойчи -вого роста ЛК1-2, бороздки стали формиро-ваться в подциклах. В этой ситуации полетному циклу отвечает блок бороздок, ширина (шаг) 8Б которого соответствует про -движению фронта трещины в течение полета (рис. 4, в). Начиная с глубины трещины /»2мм, на поверхности излома появляются микроям -ки, и величина 8Б резко возрастает (рис. 4,г и

5,а), что свидетельствует о переходе к неус -тойчивому росту. При построении базовой кинетической зависимости (см. рис. 5,а) на первом этапе устойчивого роста измерялся шаг бороздок, а на втором этапе устойчивого роста и на стадии неустойчивого роста - шаг блока бороздок. Соответствующая кривая регрессии (см. рис. 5, а) использовалась при построении интегральной кинетической зависимости (1) (рис. 5, б).

а

б в г

Рис. 4 Фрагмент излома по трещине МЦУ в диске ТВД двигателя МА (гранулируемый никелевый сплав ЭП741НП), развившейся в условиях эксплуатации (а), фракторельеф на первом (б) и втором (в) этапах устойчивого роста трещины и в начале стадии неустойчивого роста (г) (участки 1+3 на рис.4, а)

со

о

х

X

§

С

О

с;

о

1600

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

глубина трещины, мм

а

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

глубина трещины, мм

б

4 4.5 5

Рис. 5. Базовая (а) и интегральная (б) кинетические зависимости для трещины МЦУ в диске ТВД двигателя МА

Как видно на рис. 5,б, период роста трещины от глубины /»0.1мм (при которой на поверхности излома выявляются первые усталостные бороздки) составил около 1600 полетных циклов, т.е. 80% общей наработки диска (около 2000 полетных циклов), при этом период устойчивого роста (до /=2мм) -1200 циклов (75% общего периода роста трещины от указанной начальной глубины и 60% общей наработки диска).

Рис. 6. Блоки усталостных бороздок при развитии трещины МЦУ в диске ТВД двигателя МА (жаропрочный никелевый сплав ЭП742ИД)

Усталостные бороздки и их блоки реализуются практически на всей поверхности разрушения при развитии трещин МЦУ в дисках двигателей МА из различных жаропрочных никелевых сплавов (рис. 6).

Проведенный анализ показывает, что в дисках из жаропрочных никелевых сплавов и сталей МПРР является основным механизмом развития трещин МЦУ в условиях эксплуатации. В соответствии с теорией МПРР [1-3] шаг бороздок £ связан с расчетным параметром (размахом КИН) ЛК для трещин МЦУ с помощью соотношения

£ = 10 (ЛК / Е) 2. (2)

Период УР при простых полетных циклах (двигатели ГА) рассчитывается по формуле

л г Е2 12-3 Л/

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р = 10 I [ЛК (/)]2 ■ ( )

где ЛК(/) - зависимость размаха КИН от длины (глубины) трещины; /2-3 - длина (глубина) трещины, соответствующая окончанию стадии УР. Величина /2-3 соответствует значению ЛК2-3, которое определяется из (2) при £=2мкм. Период УР при сложных полетных циклах (блоках нагружения), характерных для двигателей МА, определяется по формуле [2]

*Бр =

Е2

>2-з

\

10А 0 [ЛК, (/)]2

где

А =2

п

1=1

( лк1 Л

(4)

(5)

п1 - число простых циклов 1-го типа в сложном цикле, содержащем Ь типов простых циклов; ЛК1(/) - зависимость ЛК от /, отвечающая простому циклу 1-го типа: индекс 1=1 соответствует простому циклу с максимальным размахом напряжений, индекс 1=2 - простому циклу со следующим по величине размахом напряжений и т.д.

Параметр А (5) зависит от числа п и относительного уровня ЛК] /ЛК] подциклов в сложном цикле нагружения. Как следует из (3) и (4), при АК1(/)=АК(1) имеем Ыр/ЫБр=А, т.е. у трещин одинаковой конфигурации при одинаковом максимальном размахе напряжений в простом и сложном циклах нагружения период УР при простом цикле в А раз больше, чем при сложном (при одной и той же начальной длине). Иными словами, при указанных условиях сложный цикл является в А раз более повреждающим, чем простой.

Соотношения (3) и (4) верифицированы на основании сравнения результатов расчета УР с данными фрактографического реконструирования развития усталостных трещин в дисках [1-2] и образцах [4] при простых и сложных циклах нагружения и могут использоваться для расчетной оценки остаточной циклической долговечности дисков. Консервативность такой оценки обеспечивается тем, что не учитывается период неустойчивого роста трещины - от верхней границы устойчивого роста до разрушения диска.

При определении интервалов дефектоскопического контроля удобно применять диаграммы остаточной долговечности: для простых полетных циклов диаграмма описывается формулой

Е2 ‘2г Л/

Кр(I) = ^ /гт^тг> (6)

10 / [ЛК (/)]■

а для сложных полетных циклов -

Ябр (/) =

Е2

>2-з

\

л/

10А 0 [ЛК1 (/)]

(7)

2

Диаграмма характеризует период устойчивого роста трещины МЦУ в зависимости от ее начального размера. При известном минимальном размере надежно выявляемой трещины диаграмма остаточной долговечности определяет безопасный интервал дефектоскопического контроля, при котором не выявленные при очередном осмотре трещины не выйдут за границу устойчивого роста до следующего осмотра.

Примеры диаграмм остаточной долговечности приведены на рис. 7 и 8. Как видно на рис. 7, при минимальной глубине надежно выявляемой трещины 0.5мм или 7мм безопасный интервал контроля составляет 3000 или 2000 циклов. На рис. 8 показаны диаграммы остаточной долговечности в зависимости от глубины начальной трещины (см. рис. 8,а) и ее длины на поверхности диска (см. рис. 8,б): первую диаграмму целесообразно использовать в том случае, когда при осмотрах контролируется глубина трещины, а вторую - когда контролируется длина трещины на поверхности диска (например, при капиллярной дефектоскопии). Из рис. 8 следует, что если при дефектоскопическом контроле надежно выявляются трещины глубиной более 0.2, 0.4 или 0.6мм (длиной на поверхности полотна диска 3.5, 5.7 или 7.5мм), то безопасные интервалы контроля могут составлять 1200, 900 или 700 полетных циклов соответственно.

3500

0_

^ 3000

к

I 2500

I

§ 2000 о

Ш 1500

о

^ 1000 § 500

т

0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

глубина трещины, мм

Рис. 7. Расчетная диаграмма остаточной долговечности диска ТВД двигателя ГА

Рассмотрим механизмы развития трещин МЦУ в эксплуатационных условиях в дисках из жаропрочных титановых сплавов, основу которых составляет низкотемпературный полиморф титана (а-фаза), имеющий менее симметричную (по сравнению с

кубическими решетками железа и никеля) гексагональную кристаллическую решётку.

р глубина трещины, мм

б

Рис. 8. Расчётные диаграммы остаточной долговечности диска ТВД двигателя МА

Это обусловливает повышенную склонность титановых сплавов к образованию кристаллографических текстур деформации, которые могут существенно влиять на кинетику трещин МЦУ в условиях эксплуатации. На рис. 9,а показан излом по трещине МЦУ в диске КВД двигателя ГА (материал диска - титановый сплав ВТ3-1): очаг разрушения находится в ступице диска в радиусе перехода от дна шлицевого паза к боковой поверхности шлица. Вблизи очага поверхность разрушения имеет волокнистую текстуру (см. рис. 9,а), а полюсная плотность базисной плоскости (0007) в сечении, параллельном излому, максимальна (рис. 9,б); микроструктура материала - глобулярнопластинчатая (рис. 9,в) (обратная полюсная фигура на рис. 9,б получена в лаборатории физики металлов ОАО «Корпорация

ВСМПО-АВИСМА»).

О

I?

о

о

ю

о

о

250

225

200

175

150

125

100

75

50

25

0

• •

\ >•

1 • •#

• •

•#в •• • Л л • • I

• • • • • • 1 ► ••

1 2 3 4 5 6 7 8

глубина трещины, мм

д е

Рис. 9. Фрагмент излома по трещине МЦУ в диске КВД двигателя ГА (титановый сплав ВТ3-1) (а); обратная полюсная фигура (б) и микроструктура (в) материала вблизи очага разрушения в плоскости развития трещины; фракторельеф участков 1+4 на рис .9, а (г) (стрелки - л окальные направления роста трещины); базовая (д) и интегральная (е) кинетические зависимости (в направлении, указанном белой стрелкой на рис .9, а)

г

Текстура материала определяет кинетику трещины и фракторельеф в ступице диска (рис. 9,г) - быстрое развитие вдоль волокна при действии низкоэнергоемкого механизма разрушения сколом (МРС), формирующего на поверхности излома фасетки микросколов, и медленное подрастание в поперечном направлении при реализации высокоэнергоемкого МИРР, приводящего к образованию бороздок. Вследствие такой анизотропной кинетики формируется соответствующая текстура поверхности разрушения. Ио мере развития трещины доля фасеток микроскола возрастает (т.е. увеличивается вклад МРС в КУТ), а доля бороздок уменьшается (т.е. уменьшается вклад МИРР); при этом средний шаг бороздок, измеренный в каждой из бороздчатых зон, возрастает с увеличением глубины трещины - от 0.2мкм (см. рис.9,г-1) до 2мкм (см. рис. 9,г-4).

Ири построении базовой кинетической зависимости (рис. 9,д) исходными данными являются следующие характеристики: число П бороздок в каждой из / последовательно образовавшихся зон с бороздками и значения длины (глубины) трещины Ъ в конце этой зоны. Тогда интегральная кинетическая зависимость N(1) (рис. 9,е) находится в результате аппроксимации значений

(8)

1=1

Как видно на рис. 9,е, период роста трещины до глубины 8мм составил 2050 полетных циклов, т.е. около 1/3 общей наработки диска (6398 полетных циклов).

До глубины трещины 2.3 мм (глубина прилегающей к очагу зоны с минимальной СРТУ - темная зона на рис. 9,а) трещина развивалась »1600 циклов, т.е. со средней скоростью »1.4мкм/цикл, а от 2.3 до 8мм -450 циклов со средней скоростью около 13мкм/цикл. Ири этом до глубины трещины 2.3мм максимальный шаг бороздок

£тах<0.5мкм, а до глубины 8мм -

£тах<3.5мкм. Такое превышение средних значений СРТУ над величиной £ характеризует значительное ускорение роста трещины в результате действия МРС. В этой ситуации расчётная оценка (3) периода роста трещины неприменима, и для достоверного расчетного прогнозирования Nст необходимо определить и включить в расчётную модель фак-

торы, влияющие на вклад МРС в кинетику трещин МЦУ в условиях эксплуатации.

Одновременное действие в различных точках фронта трещины двух механизмов разрушения (МИРР+МРС) затрудняет не только расчетное прогнозирование, но и фрактографическое реконструирование кинетики трещины. Главная проблема при реализации фрактографического метода заключается в необходимости установить в условиях смешанного фракторельефа (бо-роздки+микросколы) количественную связь между продвижением макрофронта трещины и усталостными бороздками. Задача решается на основании комплексного многомасштабного анализа фрактографических маркеров локального направления роста трещины (ступенек отрыва на поверхности микросколов) и локального положения фронта трещины (усталостных бороздок). Результаты такого анализа для диска КНД двигателя ГА изложены в работе [5], где проведена также их верификация на основании сравнения фрактографически реконструированной кинетики трещины МЦУ с данными непосредственного наблюдения за развитием трещины на поверхности диска.

Экспериментальная диаграмма (рис. 10) остаточной долговечности при смешан-2000 1800 ш 1600

О

1400 1200

- к

^ _

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X X

"й а>

I И 1000

:Ш |_

^ я ° я

с Ч о о

с ч:

8 00 6 00 400 т 200 0

012345678 глубина трещины, мм

Рис. 10. Экспериментальная диаграмма остаточной долговечности диска КВД двигателя ГА

ном фракторельефе определяется на основании интегральной кинетической зависимости (8) следующим образом:

Яэ (I) = N(Iк) - N(I), (9)

где 1к - длина (глубина) трещины, ограничивающая область, в которой возможна достоверная реконструкция кинетики трещины.

Библиографический список

1. Туманов, Н.В. Реконструкция и прогнозирование развития усталостных трещин в дисках авиадвигателей [Текст] / Н.В. Туманов, М.А. Лаврентьева, С.А. Черкасова //

Конверсия в машиностроении. 2005. №4-5. -С. 98-106.

2. Н. В. Моделирование устойчивого роста усталостных трещин в дисках турбины авиадвигателей при простом и сложном цикле нагружения [Текст] / Н.В. Туманов, М.А. Лаврентьева, С.А. Черкасова [и др.] // Вестн. Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2009. №3(19). Ч.1.

- С. 188-199.

3. Туманов, Н.В. Физико-механические аспекты устойчивого роста усталостных трещин [Текст] / Н.В. Туманов // Вестн. Моск. авиац. ин-та, 2011. Т.18, №2. - С.132-136.

4. Потапов, С.Д. Верификация детерминированного подхода в методике оценки остаточной долговечности основных деталей авиационных двигателей, основанной на линейной механике разрушения [Текст] / С. Д. Потапов, Д. Д. Перепелица // Прочность и разрушение материалов и конструкций: тр. VI Междунар. конф. - Оренбург: ОГУ, 2010.

- С. 312-320.

5. Многомасштабная комплексная фракто-диагностика разрушения дисков компрессора авиадвигателей [Текст] / Н.В. Туманов [и др.] // Вестн. Самар. гос. аэрокосм. ун-та. 2010. №4(24). - С. 98-112.

STUDY OF MECHANISMS OF LOW CYCLE FATIGUE CRACK PROPAGATION IN AERO ENGINE DISKS UNDER OPERATING CONDITIONS AND DISK RESIDUAL LIFE ESTIMATION

©2G11 N. V. Tumanov, S. A. Cherkasova, M. A. Lavrentyeva, N. A. Vorobyeva

Central Institute of Aviation Motors

Using microfractographic observations the mechanisms of low cycle fatigue crack kinetics in aero engine disks under operating conditions have been established. On this basis the techniques for disc residual life estimation have been developed. The techniques have been verified with the data of crack growth microfractographic reconstitution and crack kinetics direct observation on a disk surface.

Low cycle fatigue, fatigue crack kinetics, residual life, electron fractography, fatigue striations, finite element crack modeling.

Информация об авторах

Туманов Николай Ваганович, кандидат технических наук, начальник сектора Центрального института авиационного моторостроения. E-mail: tumanov@rtc.ciam.ru. Область научных интересов: динамика и прочность авиадвигателей, анализ разрушений, механизмы разрушения, кинетика усталостных трещин, электронная фрактография, конечно-элементное моделирование трещин.

Черкасова Светлана Александровна, ведущий конструктор Центрального института авиационного моторостроения. Область научных интересов: анализ разрушений, кинетика усталостных трещин, электронная фрактография.

Лаврентьева Марина Александровна, ведущий конструктор Центрального института авиационного моторостроения. Область научных интересов: кинетика усталостных трещин, конечно-элементное моделирование трещин.

Воробьёва Нина Алексеевна, ведущий инженер Центрального института авиационного моторостроения. Область научных интересов: анализ разрушений, кинетика усталостных трещин, электронная фрактография.

Tumanov Nikolai Vaganovich, Dr., laboratory head of Central Institute of Aviation Motors (CIAM). E-mail: tumanov@rtc.ciam.ru. Area of research: dynamics and strength of aero engines, failure analysis, fracture mechanisms, fatigue crack kinetics, electron fractography.

Cherkasova Svetlana Alexandrovna, leading designer of Central Institute of Aviation Motors. Area of research: failure analysis, fatigue crack kinetics, electron fractography.

Lavrentyeva Marina Alexandrovna, leading designer of Central Institute of Aviation Motors. Area of research: fatigue crack kinetics, finite element crack modeling.

Vorobyeva Nina Alekseevna, leading engineer of Central Institute of Aviation Motors. Area of research: failure analysis, fatigue crack kinetics, electron fractography.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.