航空发动机涡轮叶片
航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化
航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化航空发动机是飞机最基本的动力设备，而涡轮叶片则是发动机的关键部件之一。
它们负责将高温高压的气体转化为动力，为飞机提供推力。
但由于受到高温高压的磨损、疲劳等因素的影响，涡轮叶片容易出现损伤和磨损，降低了发动机的性能和寿命，甚至可能导致事故的发生。
因此，航空发动机涡轮叶片的损伤分析与优化是极为重要的。
一、涡轮叶片损伤形式涡轮叶片主要有以下几种损伤形式：1. 疲劳裂纹：叶片由于在高温高压环境中不断的膨胀和收缩，会导致疲劳裂纹的产生，长时间的使用容易形成大面积的疲劳损伤，严重影响发动机的性能和安全。
2. 磨损：叶轮进行高速旋转时，空气颗粒与叶片的碰撞和磨擦会导致叶片表面的磨损，造成叶片表面清平不良，影响涡轮叶片的气动性能。
磨损导致的叶片几何变形还会影响整个涡轮机的性能。
3. 烧蚀：热腐蚀主要是由于冷却不良引起的。
由于设计和加工因素影响，涡轮叶片冷却过程不良会导致结构内部高温区域产生严重的氧化和腐蚀现象，使叶片的热稳定性和寿命受到影响。
4. 叶片断裂：涡轮叶片由于在高速旋转过程中受到高温高压气流的冲击、振动和疲劳，易发生断裂，出现这种情况，需要及时更换叶片，否则可能导致严重的事故发生。
二、损伤分析针对涡轮叶片存在的各种损伤形式，需要对其进行详尽的分析和评估，以便找出问题的瓶颈并做出相应的建议，为涡轮叶片的使用和保养提供参考。
1. 损伤分析方法涡轮叶片的损伤分析方法主要有以下几种：①直接观察：利用肉眼和显微镜对涡轮叶片进行观察，得到表面和内部的损伤情况。
②无损检测：采用无损检测技术对涡轮叶片进行检测，如超声波、X射线、光学等方法，可检测出叶片内部的裂纹、缺陷等问题。
③仿真分析：利用计算机辅助工程软件对涡轮叶片进行流场仿真，可以模拟出各种工况下的应力分布和变形情况，得到叶片的结构强度和性能等参数。
2. 损伤评估标准对于涡轮叶片的损伤评估，一般需要参考以下标准：①疲劳裂纹的长度和分布情况。
航空发动机涡轮叶片的研究与设计
航空发动机涡轮叶片的研究与设计随着现代航空事业的快速发展，航空发动机作为航空工业的核心技术之一也迎来了飞速的发展。
航空发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮三部分组成。
其中，涡轮是发动机最核心的组成部分之一，而涡轮叶片则是涡轮中最重要的组成部分。
涡轮叶片的主要作用是将高速气流转化为机械能，驱动整个发动机运转。
同时，涡轮叶片的材质、设计和制造工艺等方面也会直接影响到发动机的运转效率、寿命和可靠性等方面。
因此，涡轮叶片的研究与设计一直是航空工业的研究热点之一。
涡轮叶片的材质涡轮叶片的材质是涡轮叶片设计的首要问题之一。
目前，航空发动机涡轮叶片常用的材料为镍基高温合金和钛合金等。
镍基高温合金具有高的热强度、抗氧化性和抗腐蚀性，是制造高温部件的主要材料；而钛合金则具有良好的强度、韧性和疲劳寿命等特点，是制造低温部件的优选材料之一。
为了满足不同使用环境下的涡轮叶片设计需求，研究人员也在不断探索新的涡轮叶片材料。
近年来，一些新型的高强度、高温度抗氧化性能良好的材料，如SiC、C/C复合材料、La2O3等，也被广泛应用于航空发动机涡轮叶片的研究和设计中。
涡轮叶片的设计涡轮叶片的设计需要考虑很多因素，如叶片的长度、宽度、厚度、倾角、弯曲角度、扭转角度和叶片数量等，以及叶片与叶片之间的间隙和位移等因素。
不同类型的发动机和使用环境，对涡轮叶片的设计也有着不同的要求。
例如，民用飞机的涡轮叶片通常要求具备较高的运转效率和低的噪音、振动等特性，设计时需要将各种因素进行权衡，力求寻求最佳的设计方案。
而在军用飞机和直升机等特殊用途飞行器上，涡轮叶片的设计往往更加考虑高强度、高温度、高抗氧化性、低可检测性等特点。
涡轮叶片的制造工艺涡轮叶片的制造工艺与材料和设计方案一样，也需要考虑到不同的使用环境和要求。
目前，涡轮叶片的制造工艺主要包括：传统的铸造、锻造、粉末冶金和激光熔覆等工艺，以及新兴的快速成型、3D打印和表面喷涂等技术。
其中，传统的铸造和锻造工艺是涡轮叶片生产中最主要的工艺方法之一，这些方法可以制造较大尺寸和复杂形状的叶片，但同时也有一定的缺点，如叶片内部可能产生气孔、夹杂等缺陷，影响叶片的强度和寿命。
航空发动机涡轮叶片损失机理与优化设计研究
航空发动机涡轮叶片损失机理与优化设计研究摘要：航空发动机涡轮叶片的损失问题一直是航空工程研究中的热点问题之一。
在本文中，我们将探讨航空发动机涡轮叶片损失的机理以及相关的优化设计方法。
首先，我们将介绍涡轮叶片的工作原理，深入分析叶片损失的来源和主要影响因素。
随后，我们将讨论目前常见的优化设计方法，包括叶片型状、材料选择和冷却技术等。
最后，我们将总结当前研究的不足之处，并提出未来的研究方向。
1. 引言航空发动机涡轮叶片是发动机中关键的部件之一，它负责将高温高压气体的动能转化为机械能，推动气压轮和涡轮，并进一步驱动其他部件工作。
然而，涡轮叶片在工作中常常会受到高温、高压、高速和复杂的流动环境的影响，导致能量损失和材料失效。
因此，研究涡轮叶片的损失机理和优化设计方法对于提高发动机性能和可靠性具有重要意义。
2. 涡轮叶片的工作原理涡轮叶片通过在高速气体流动中工作来转化气体动能。
在气体通过叶片时，会产生压力和速度的变化。
叶片在不同的工作条件下面临着多种损失机制，其中包括摩擦损失、迎角损失、转动损失和尖速损失等。
3. 叶片损失的来源和影响因素叶片损失的来源和影响因素非常多，主要包括叶片型状、叶片表面粗糙度、材料特性、叶片尺寸和气流条件等。
改善涡轮叶片性能的关键是降低这些损失源，以提高能量转化效率和发动机的整体性能。
4. 优化设计方法4.1 叶片型状优化叶片型状是涡轮叶片性能的关键因素之一。
通过优化叶片的几何形状，可以降低损失源和阻力，提高叶片的气动效率。
常见的方法包括改变叶片的翼型、叶片进出气口的形状以及叶片的流向角等。
4.2 材料选择和涂层技术材料选择和涂层技术可以改善叶片的耐高温性能和减小摩擦损失。
选用高温合金材料和陶瓷涂层可以提高叶片的热稳定性和抗腐蚀性能，从而延长叶片的使用寿命。
4.3 叶片冷却技术叶片冷却技术是涡轮叶片设计中的关键环节。
通过利用冷气或传热介质对叶片进行冷却，可以降低叶片温度，减缓材料疲劳和损伤，提高叶片的受热极限，从而提高叶片的工作性能和可靠性。
航空发动机涡轮叶片失效机理及寿命预测方法研究
航空发动机涡轮叶片失效机理及寿命预测方法研究航空发动机的涡轮叶片是发动机中最关键的部件之一，其失效会对飞机的安全和运行造成极大影响，因此对其机理和寿命预测方法的研究备受关注。
本文将介绍航空发动机涡轮叶片的失效机理和常见的寿命预测方法。
一、涡轮叶片的失效机理航空涡轮叶片的失效主要包括以下三种类型：疲劳失效、热疲劳失效和腐蚀失效。
1.疲劳失效涡轮叶片在高速转动下，受到来自气流和高温高压气体的冲击和剪切作用，同时由于叶片受到往返和扭转径向载荷的交替作用，因此容易发生疲劳失效。
该失效类型的表现为叶片出现微裂纹，随着工作时间的推移，裂纹逐渐扩展，最终导致叶片断裂。
2.热疲劳失效涡轮叶片在高温环境下长时间运转，受到高温气体的冲击和热膨胀作用，导致叶片出现变形、裂纹等热疲劳失效。
该失效类型的表现为叶片出现裂纹和变形，直至叶片失效。
3.腐蚀失效涡轮叶片长期处于高温高压的气体环境中，易受到氧化、硫化等氧化失效和盐雾腐蚀等腐蚀失效的影响。
该失效类型的表现为叶片表面出现腐蚀、锈蚀，严重时会导致叶片断裂。
二、涡轮叶片的寿命预测方法根据涡轮叶片失效机理的不同，涡轮叶片的寿命预测方法也有所不同。
常用的预测方法主要包括以下几种：1.基于金相显微组织的寿命预测方法该方法根据材料的组织和疲劳裂纹扩展规律，通过金相显微组织的形态、尺寸、密度等参数来预测涡轮叶片的剩余寿命。
该方法适用范围广，可以用于预测各种类型的涡轮叶片失效机理。
2.基于损伤累积理论的寿命预测方法该方法将涡轮叶片的疲劳损伤、热膨胀损伤、腐蚀损伤等损伤组合起来进行分析计算，得出涡轮叶片的总损伤值。
通过对总损伤值进行监控和计算，可以预测涡轮叶片的寿命。
3.基于有限元分析的寿命预测方法该方法利用有限元分析技术对涡轮叶片的疲劳、热膨胀、腐蚀等失效机理进行数值模拟，在计算出叶片的应力、变形、温度等参数之后，通过建立预测模型进行寿命预测。
该方法计算精度较高，适用于更为复杂的涡轮叶片失效机理。
航空发动机的涡轮叶片冷却技术
航空发动机的涡轮叶片冷却技术航空发动机被誉为现代工业的“皇冠”，而涡轮叶片则是这顶皇冠上的璀璨明珠。
在航空发动机的工作过程中，涡轮叶片面临着极端恶劣的工作环境，高温、高压、高转速等因素使得涡轮叶片的冷却成为了至关重要的技术难题。
本文将深入探讨航空发动机的涡轮叶片冷却技术。
航空发动机的涡轮进口温度极高，远远超过了涡轮叶片材料的熔点。
如果没有有效的冷却措施，涡轮叶片将很快失效，从而导致发动机故障甚至无法正常工作。
因此，为了确保发动机的可靠性和耐久性，必须采用先进的冷却技术来降低涡轮叶片的工作温度。
目前，常见的涡轮叶片冷却技术主要包括内部对流冷却、气膜冷却和热障涂层等。
内部对流冷却是涡轮叶片冷却的基础技术之一。
通过在叶片内部设计复杂的冷却通道，让冷却空气在通道内流动，从而带走叶片表面传来的热量。
这些冷却通道的形状和布局经过精心设计，以实现最佳的冷却效果。
冷却空气通常从压气机引入，经过一系列的导流和分配装置，进入叶片内部的冷却通道。
在通道内，冷却空气与叶片壁面进行热交换，吸收热量后从叶片的尾缘或其他部位排出。
为了提高内部对流冷却的效率，工程师们不断优化冷却通道的结构，采用诸如扰流柱、肋片等措施来增强换热效果。
气膜冷却则是在涡轮叶片的表面形成一层低温气膜，以隔离高温燃气与叶片表面的直接接触。
在叶片表面上分布着一系列的小孔或缝隙，冷却空气从这些小孔或缝隙中喷出，形成一层薄薄的气膜覆盖在叶片表面。
这层气膜能够有效地阻挡高温燃气的热量传递，从而降低叶片表面的温度。
气膜冷却的效果取决于气膜的覆盖范围、厚度和稳定性等因素。
为了获得更好的气膜冷却效果，需要对小孔或缝隙的形状、分布和喷射角度等进行精确设计。
热障涂层是另一种重要的涡轮叶片冷却技术。
热障涂层通常由陶瓷材料制成，具有较低的热导率和良好的高温稳定性。
将热障涂层涂覆在涡轮叶片的表面，可以有效地减少热量向叶片内部的传递。
热障涂层能够承受高温燃气的冲刷和腐蚀，同时起到隔热的作用，显著降低叶片的工作温度。
航空发动机涡轮叶片的动态特性分析与优化研究
航空发动机涡轮叶片的动态特性分析与优化研究航空发动机作为飞机的核心部件之一，其性能的优化研究一直是航空领域的重点关注。
在航空发动机中，涡轮叶片作为能量转化和传递的关键部件，其动态特性分析与优化是提高发动机效能和可靠性的关键环节。
本文将从涡轮叶片的动态特性分析入手，讨论其在设计和优化中的重要性，并介绍一些常用的优化方法，以期为航空发动机涡轮叶片的研究提供一些参考。
首先，动态特性的分析是研究涡轮叶片优化的基础。
涡轮叶片在运行过程中受到各种力的作用，如离心力、气动力、惯性力等。
这些力的大小和方向会导致叶片的变形和振动现象，从而影响到其工作性能和寿命。
因此，了解叶片在不同条件下的动态特性，有助于揭示叶片疲劳破坏的机理，并为优化设计提供参考。
在动态特性的分析中，常用的方法之一是模态分析。
模态分析是通过计算涡轮叶片的固有频率和振型，来研究其受力情况和振动特性。
通过模态分析，可以确定叶片在不同频率下的主要振动模态，并分析其对结构强度和稳定性的影响。
另外，通过模态分析还可以评估叶片的共振风险，从而避免共振振动引起的疲劳破坏。
除了模态分析，流固耦合分析也是动态特性分析的常用方法之一。
在流固耦合分析中，通过同时考虑气动载荷和结构响应，可以获得更加准确和全面的叶片动态特性信息。
例如，通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程和线性弹性方程的耦合问题，可以得到叶片的气动力和振动响应。
这种方法可以考虑流场和结构的相互作用，更加真实地模拟实际工况下叶片的动态行为。
了解涡轮叶片的动态特性不仅可以帮助我们优化叶片的设计，还可以指导改进叶片的制造工艺和材料选择。
例如，在叶片的设计中，可以通过调整叶片的结构参数和材料性能，来减小叶片的变形和振动。
同时，在制造过程中，也可以采用一些先进的工艺和技术，如激光焊接和先进材料成形，来提高叶片的制造质量和结构一致性。
这些措施的实施可以显著改善叶片的动态特性，提高航空发动机的可靠性和寿命。
航空发动机涡轮叶片表面质量要求
航空发动机涡轮叶片表面质量要求
航空发动机涡轮叶片作为发动机的关键部件，其表面质量要求极为严格，主要体现在以下几个方面：
几何精度：涡轮叶片的型面（包括叶型、榫头、冷却通道等）必须具备极高的几何精度，以确保气动性能的优化和热力学效率的最大化。
这包括尺寸公差、形状公差以及位置公差等。
表面粗糙度：涡轮叶片工作环境极端恶劣，高温、高速旋转且承受巨大离心力，因此对叶片表面粗糙度有非常苛刻的要求，以减少空气动力学损耗和提高热传导效率。
通常，叶片的工作表面粗糙度需达到微米级别甚至纳米级别。
涂层质量：现代高性能航空发动机的涡轮叶片大多采用耐高温合金材料，并在其表面涂覆特殊涂层（如热障涂层、抗腐蚀涂层等），这些涂层的厚度均匀性、附着力、完整性及性能稳定性都至关重要。
无损检测合格：涡轮叶片在制造完成后需要通过一系列无损检测手段，如超声波探伤、涡流检测、X射线检测等，确保叶片内部无裂纹、夹杂或其他缺陷，表面也无肉眼不可见的微观裂纹或损伤。
清洁度要求：涡轮叶片表面不得有任何可能影响其性能或寿命的污染物残留，包括但不限于金属屑、切削液、油脂等。
微观结构控制：除了宏观表面质量外，还需要严格控制材料的微观组织结构，保证晶粒细小均匀，无偏析、疏松、夹杂物等冶金缺陷。
综合以上要求，航空发动机涡轮叶片的表面质量控制是决定发动机整体性能和使用寿命的关键环节之一，技术难度极高，要求极其精密和严谨。
航空发动机涡轮叶片的材料研究及其疲劳寿命分析
航空发动机涡轮叶片的材料研究及其疲劳寿命分析第一章介绍航空发动机涡轮叶片是飞机发动机中耗能最大的部件之一，其工作环境苛刻，必须承受高温高压气流的冲击和腐蚀，同时还要经受高速旋转和低频振动等多种负荷。
为了确保航空安全和提高发动机工作效率，研究航空发动机涡轮叶片的材料和疲劳寿命分析已成为当前的热点和重点研究方向。
本文将从材料的角度出发，对航空发动机涡轮叶片的材料研究及其疲劳寿命分析进行介绍和探讨。
第二章航空发动机涡轮叶片的材料类型航空发动机涡轮叶片的材料种类主要包括高温合金、复合材料和钛合金等。
其中，高温合金因其高强度和高温抗氧化能力被广泛应用于航空发动机涡轮叶片的制造中。
高温合金主要由镍、钴和铁等金属及其氧化物、碳化物和硼化物等多种元素组成，具有良好的高温性能和热膨胀性能。
复合材料由纤维增强材料和基体材料组成，常用的纤维增强材料有碳纤维、玻璃纤维和有机玻璃纤维等，基体材料有环氧树脂和聚酰亚胺等。
复合材料具有高强度、轻重量、抗疲劳性能好等优点，已被广泛应用于航空发动机涡轮叶片的制造中。
钛合金因其强度高、密度小、热膨胀系数低等优点，也被广泛应用于航空发动机涡轮叶片的制造中。
选择适合的材料种类能够提高涡轮叶片的工作效率和寿命，因此在涡轮叶片的材料选择上应该根据具体要求进行综合考虑。
第三章航空发动机涡轮叶片疲劳寿命分析航空发动机涡轮叶片的工作环境复杂，因此经常受到复杂的载荷作用，导致其出现疲劳损伤，从而影响其工作寿命。
因此，疲劳寿命分析是涡轮叶片研究中重要的一环。
疲劳寿命分析的基本原理是通过对涡轮叶片在工作过程中所受到的载荷进行分析，得到其应力分布，然后对其进行疲劳寿命的估计。
航空发动机涡轮叶片的疲劳寿命分析一般采用有限元方法和试验方法两种途径。
有限元方法是在计算机上通过数值方法对涡轮叶片的载荷和应力进行模拟，然后对其进行疲劳寿命分析。
试验方法是通过对涡轮叶片的实验测试来得到其在工作过程中的载荷和应力，然后对其进行疲劳寿命分析。
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摘要摘要本论文着重论述了涡轮叶片的故障分析。
首先引见了涡轮叶片的一些根本常识；对涡轮叶片的结构特点和工作特点进行了详尽的论述，为进一步分析涡轮叶片故障做铺垫。
接着对涡轮叶片的系统故障与故障形式作了阐明，涡轮叶片的故障形式主要分为裂纹故障和折断两大类，通过图表的形式来阐述观点和得出结论；然后罗列出了一些实例（某型发动机和涡轮工作叶片裂纹故障、涡轮工作叶片折断故障）对叶片的故障作了详细剖析。
最后通过分析和研究，举出了一些对故障的预防措施和排除故障的方法。
关键词：涡轮叶片论述，涡轮叶片故障及其故障类型，故障现象，故障原因，排除方法ABSTRACTABSTRACTThis paper emphatically discusses the failure analysis of turbine blade.First introduced some basic knowledge of turbine blades;The structure characteristics and working characteristics of turbine blade were described in she wants,for the further analysis of turbine blade failure Then the failure and failure mode of turbine blades;Turbine blade failure form mainly divided into two major categories of crack fault and broken,Through the graph form to illustrate ideas and draw conclusions ;Then lists some examples(WJ5 swine and turbine engine blade crack fault,turbine blade folding section)has made the detailed analysis of the blade.Through the analysis and research,finally give the preventive measures for faults and troubleshooting methods.Key words: The turbine blades is discussed，turbine blade fault and failure type，The fault phenomenon，fault caus，Elimination method目录目录第1章涡轮叶片及其故障模式 (1)1.1涡轮叶片的简述 (1)1.1.1涡轮的工作叶片 (1)1.1.2导向叶片 (2)1.2涡轮叶片的故障类型 (3)1.2.1涡轮叶片常见故障 (3)第2章某型发动机以及涡轮工作叶片折断故障 (5)2.1故障现象 (5)2.2故障原因分析 (5)2.2.1发动机分解检查 (5)2.2.2理化分析 (6)2.2.3台架动应力测试 (8)2.2.4结构应力计算分析 (8)2.3故障分析结论 (9)2.4防止涡轮叶片断裂的措施 (9)2.4.1发动机设计制造方面防止涡轮叶片折断的措施 (10)2.4.2飞行使用中防止涡轮叶片断裂的措施 (10)第3章涡轮工作叶片裂纹故障 (13)3.1故障现象 (13)3.2故障原因分析 (13)3.2.1叶片叶尖裂纹状态 (14)ABSTRACT3.2.2裂纹形成及发展特征 (17)3.3故障分析结论 (20)3.4叶片纵向裂纹故障的修理方法 (20)3.5排故措施与效果 (26)第4章结束语 (28)参考文献 (29)谢辞 (30)附录 (31)外文文献 (33)第1章涡轮叶片及其故障模式第1章涡轮叶片及其故障模式1.1涡轮叶片的简述一般将转子叶片称作工作叶片，将静子叶片称作导向叶片。
导向叶片位于工作叶片前方，在燃烧室中爆发的高温高压燃气流经导向器叶片时会被整流且在收敛管道中将局部压力能转换为动能，而后加速,最终产生一个角度而更加有效地撞击下一列转子叶片。
转子叶片转动带动压气机部件工作，提供压气机进一步对气体做功的能量。
1.1.1涡轮的工作叶片叶身与榫头属于工作叶片的两大部分。
(1)工作叶片的叶身气动力较大是由于涡轮级中的转换能量较大，即折转较大，气流速度较大，故涡轮叶片叶型剖面曲率大，叶身厚，并且沿着叶高的截面变化也相对明显。
在电子科技大学成都学院本科毕业设计论文叶尖部分（包括叶身顶端与上部）常常有一些特殊构造，如叶顶戴冠能提高刚性并建立阻尼，起减振作用，叶片叶尖有“切角”来达到修频效果等。
(2)榫头涡轮工作叶片的榫头一般都是枞形的。
因为这种榫头具有材料利用率高、重量轻、强度高、对热应力不敏感等优点，更适合于高温高负荷的工作条件。
但它的缺点是：对加工精度要求高，成本高，榫槽内热应力大。
为了改善应力分布，在叶身和榫头之间设一段伸根，伸根上有冷却空气的进口。
由于涡轮工作温度高，所以材料选用耐高温的镍基合金，重量比较重。
由于同样的原因，在涡轮叶片还要采取冷却措施，特别是第一级高压涡轮叶片通常是中空的，叶身内部是迷宫式的冷却空气通道，采用对流、气膜、冲击等冷却技术降低工作叶片温度。
1.1.2导向叶片涡轮部件中温度最高和承受热冲击最猛烈的零件当属导向叶片，它对材料的要求为：（1）在高温下有高的抗氧化和抗热腐蚀的能力，由于它工作温度很高，这一第1章涡轮叶片及其故障模式要求尤为突出。
（2）具有良好的抗热疲劳与抗热冲击的性能，以及足够的耐热强度。
（3）具有良好的铸造工艺性，特别是铸造的流动性能好。
目前，为了进一步提高涡轮转子与导向叶片的高温能力，发展涂层技术已成为重要举措之一，它既能防止基本的氧化腐蚀，又能很好的隔热。
1.2涡轮叶片的故障类型1.2.1涡轮叶片常见故障叶片的故障和故障类型因工作环境的不同而有所不同，常见的故障有：裂纹断裂，强度不足和高低疲劳损伤，相对前三种故障，高低疲劳损伤发生得最多。
(1)强度不足及其故障模式叶片的强度不足故障是指叶片工作时某一部位或断面的应力超过材料的断裂应力而造成损伤。
这种故障大部分是由于叶片设计时裕度不够，受叶片截面内部留有残缺隐患或瞬态冲击载荷所造成。
比如工艺缺陷，叶片材质不好和环境影响等因素。
强度不足的故障模式有：挠曲，形变，裂纹以及断裂等等。
(2)高周期疲劳损伤及其故障模式叶片高周疲劳损伤即通常说的高循环应力疲劳损伤，其疲劳一方面取决于叶片的疲劳应力水平，叶片的应力循环次数。
另一方面取决于叶片振动应力水平的高低，应力越高，循环次数越低。
叶片的高周疲劳断裂部位常位于叶片的最大应力截面，叶片的最大应力截面和振型相关。
对于一阶弯曲振动，最大应力截面沿着叶尖向上移，其断口轨迹一般为一条直线。
对于复合振型和扭曲振型，其最大应力截面亦因振型不同而不同。
对于高阶振型，最大应力截面亦随阶次的增高沿着叶尖向上移，其断口轨迹是先平后翘。
故研究叶片的断裂部位与断口轨迹，均能够判断叶片属于哪种振型的振动故障。
叶片的高周疲劳大部分属于共振疲劳损伤，其排除方法通常是避开共振，即一是改变叶片的固有频率；二是改变激振频率。
高周疲劳故障模式一般表现为裂纹和断裂。
电子科技大学成都学院本科毕业设计论文(3)低周疲劳损伤及故障模式叶片低周疲劳损伤又称作大应变疲劳损伤。
因应力水平较高，其损伤的疲劳循环次数较低，通常循环次数N＜103。
低周疲劳损伤大都由于叶片颤振现象或叶片气弹失稳现象所造成，因此也称作颤振故障，它主要在特定条件下由叶片弹性耦合与气动力特性所确定。
叶片低周疲劳损伤的断口特征通常也有三个区域，裂纹的形成区和扩展区交集在一块，疲劳弧线较粗糙，疲劳条带间距较大，表面粗糙。
这与高周疲劳断口有显著的不同。
低周疲劳故障模式一般也表现为裂纹和断裂。
总而言之，叶片振动故障在航空发动机中被归类为具有极大危险程度且多发性的故障，其发作机理有时是较复杂的，排故方法亦是多样化的，是从事于发动机研究、设计、生产和维护者们必须注意的问题。
第2章 WJ5甲型发动机以及涡轮工作叶片折断故障第2章 WJ5甲型发动机以及涡轮工作叶片折断故障2.1故障现象1991年5月30日，东方航空一架某型号飞机从厦门返回南昌。
飞机滑入跑道请求起飞，这时右发转速102﹪，排气温度430-450℃，发动机参数无异常，收到起飞命令后，推油门过程中猛听一声闷响，右发转速急速下降，当即停车。
1991年11月24日，太原航空一架某型号发动机于太原空域油门由12°向22°推进时发出“咚”闷响，扭矩压力减为0，振动极其大，驾驶人员马上将油门由22°推向30°，扭矩压力恒定，温度屑信号灯变亮。
立即使用人工顺桨停车，单发成功着陆。
1991年12月10日，吉林局某型号飞机在合肥正准备起飞。
机械师将油门推到20°，这时右发的T4温度为260°，振动值0.6g，发动机的工作参数无异常。
随即在把油门推到26°的一瞬间，右发突然发出“砰”的一声响，紧接着飞机振动剧烈。
机组火速取消螺旋桨限动，关掉停车电门。
这时排气温度640℃，飞机单发滑回停机坪。
1992年1月17日，在南京机场起飞滑行过程中的东方航空某型号飞机，左发某型号发动机忽然猛烈颤动，当即停车。
故障出现后，为确保飞机和人员安全，在没有查清故障原因以及落实排故措施的情形下，该型号飞机全部停飞。
2.2故障原因分析2.2.1发动机分解检查以上四台故障发动机在返会大修厂解剖检查时发现，某型号一级发动机涡轮工作叶片统统断开，其余三台各有1片一级涡轮工作叶片断开（见图2-1），四台发动机的第二和第三级涡轮工作叶片、各级导向叶片和他关联零件全都受到不同电子科技大学成都学院本科毕业设计论文程度地损伤。
从故障现象大致可以断定四台发动机故障全是由一级涡轮工作叶片这一段造成的。
图2-1折断叶片2.2.2理化分析(1)断口分析为了确定首断件，排除受害零件，对故障发动机所有断裂件展开断口分析。
经分析确认，四台发动机中各有1片一级涡轮工作叶片是疲劳断裂，剩下断裂件都是瞬间被动破坏。
仔细观察这4片一级涡轮工作叶片的折断面，能够看到两个形貌不同的区域组成了断口（图2-2、3、4），即疲劳区和瞬断区，严重缺陷存在于每个疲劳区，每个叶片缺陷具体情况及工作时间见表2-1。
第2章 WJ5甲型发动机以及涡轮工作叶片折断故障图2-2断口低倍放大全貌图2-3主疲劳扩散区形貌发动机号叶片件号工作时间/h 缺陷性质及状态12WJ5AI900248 775.04.002 1219 断面上存在严重显微疏松和一个3.2mm×2.0mm的气孔12WJ5A850086 775.04.001 2338 断面上存在一处2.5mm×2.0mm的氧化皮夹杂12WJ5A850077 775.04.002 521 加强筋上存在一处2.2mm×1.8mm的夹砂12WJ5A910311 775.04.002 556 断面上存在三处平坦的脆断区需要阐明的是，在工艺过程中运用Sn-Bi合金定位后，叶片表面残留Sn、Bi 元素是导致Sn-Bi12WJ5AI910311号发动机叶片缺陷的形成的因素之一。