基于材料强度分布的定向凝固涡轮叶片寿命预测

近期实验研究发现：定向凝固铸造工艺、复杂几何形状使得定向凝固涡轮叶片不同部位的力学性能（包括"材料强度"）存在较大差异，其材料强度在叶片上是一个分布函数，目前采用的设计方法均不考虑这种分布，这也是目前飞机发动机在外场频频出现叶片故障的重要原因之一。此次申请通过发展跨尺度理论和数值模型、设计具有典型叶片工艺特征的模拟件、在真实叶片上取样、开展试验件高温疲劳和蠕变试验等方法，来研究和预测材料强度在叶片不同部位的分布规律，发展先进本构和寿命模型，最终建立考虑叶片不同部位材料强度差异的新的设计方法和体系，提高叶片的寿命预测精度。研究同时建立了叶片工艺过程和宏观材料强度的关联，结果可用于对定向凝固工艺的优化，提高铸造叶片的制造质量。