【摘 要】
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航空发动机轮盘作为发动机核心部件,建立轮盘检测可靠性体系对于对保障发动机的安全性十分重要。本文建立了刻槽电连接仿真模型,探讨了模型参量因素对涡流检测信号的影响,制备了闭合裂纹缺陷,进行了闭合裂纹的涡流检测并分析其涡流特性,开展了轮盘缺陷涡流检测可靠性的仿真与试验研究,建立了人工刻槽与闭合裂纹的数据传递函数,实现了对现有涡流检测系统可靠性的评估。首先,针对闭合裂纹缺陷特性,建立刻槽电连接仿真模型,根
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航空发动机轮盘作为发动机核心部件,建立轮盘检测可靠性体系对于对保障发动机的安全性十分重要。本文建立了刻槽电连接仿真模型,探讨了模型参量因素对涡流检测信号的影响,制备了闭合裂纹缺陷,进行了闭合裂纹的涡流检测并分析其涡流特性,开展了轮盘缺陷涡流检测可靠性的仿真与试验研究,建立了人工刻槽与闭合裂纹的数据传递函数,实现了对现有涡流检测系统可靠性的评估。首先,针对闭合裂纹缺陷特性,建立刻槽电连接仿真模型,根据裂纹闭合状态不同,分别设置均匀电连接模型、层叠电连接模型和点区域电连接模型。分析各参量对不同模型涡流检测效果的影响,结果表明,当缺陷电连接程度增加时,在均匀电连接模型中涡流检测信号幅值呈下降趋势;当每层电连接系数增大、内侧区域面积占比减小、闭合层数增加时,在层叠电连接模型中涡流信号幅值减小;当点区域半径增大、点区域向上移动、点区域电连接系数增大时,在点区域电连接模型中涡流信号幅值减小,通过研究进一步保证了电连接仿真模型的合理性。其次,根据闭合裂纹原理设定了疲劳方案,合理制备了闭合裂纹试块,得到裂纹长度与涡流信号幅值之间的关系式;结合仿真分析,选取三层层叠电连接刻槽模型并确定最佳模型参数,能够较好的表示实际闭合裂纹长度与涡流检测之间的线性关系;开展闭合裂纹涡流特性试验,通过拉伸试验得到拉伸载荷大小与涡流信号幅值变化率成正相关变化的规律,进行氧化试验分析出氧化膜有效减弱了闭合裂纹的电连接状态,导致涡流信号幅值变大,通过EDS验证不同区域氧化反应程度存在差别,证实氧化膜是导致涡流检测信号幅值变大的真实原因。最后,建立轮盘涡流检测可靠性仿真研究体系,合理考虑检测过程中不确定性因素的影响,对比了不同类型缺陷的涡流检测规律差异,分析了缺陷宽度和电连接系数对检测可靠性的影响,当缺陷变窄以及缺陷电连接程度增加时,涡流检测可靠性降低,可检出最小尺寸变大;利用三维扫查装置搭建了可靠性试验研究系统,研究了扫查速度、扫查步距及提离高度对涡流可靠性的影响,在排除人员和仪器的干扰因素后得出结论,高速扫查、较大的扫查步距和高提离状态均会导致涡流检测可靠性的降低;制备三种不同状态下的缺陷,通过传递函数方法得到了航空发动机轮盘中心孔闭合裂纹检测POD曲线。
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