Analyse de la durée de vie du disque de turbine

Le disque de turbine est l'un des composants principaux du moteur aérospatial. C'est un composant utilisé pour installer et fixer les pales de turbine afin de transmettre la puissance. Il fonctionne dans un environnement à haute température, haute pression et grande vitesse, avec des exigences extrêmement élevées pour les matériaux structuraux. Les moteurs aéronautiques sont des produits technologiques à haute précision. Afin d'augmenter le rapport poussée-poids des moteurs et de répondre aux exigences croissantes en matière de performance des avions, leurs paramètres de performance s'améliorent constamment. Dans ce contexte, les exigences concernant les matériaux des disques de turbine continuent d'augmenter.
Le disque de turbine est le composant principal parmi les six grands composants du turboréacteur. Sa sécurité et sa durée de vie occupent une position particulièrement importante dans les turbines à gaz. Le disque de turbine est en circulation
En plus de la limite sur le nombre de cycles, il existe également une limite sur la durée de service. On accorde une grande importance à la durée de vie du disque de turbine, probablement en raison des raisons principales suivantes :
Le disque de turbine est de grande taille, lourd et tourne à haute vitesse. La contrainte moyenne de cisaillement du disque de turbine des turbines à gaz modernes à vitesse maximale a été
augmentée à 758MPa. Cela approche ou dépasse la limite d'élasticité de nombreux matériaux de disques de turbine.
Le contrôle de la qualité du disque de turbine est difficile. Actuellement, les disques de turbine utilisés en grande quantité sont forgés en un seul morceau et subissent des procédures de fabrication complexes. Pour stabiliser la qualité de chaque disque, il est nécessaire de garantir un niveau de processus stable à chaque étape. Cela est difficile à réaliser, surtout pour certains stocks de grande envergure.
Lors de son utilisation, le disque de turbine subit des changements complexes dans le milieu, la température et les contraintes. En particulier pour les disques de turbine sur les moteurs militaires, ce changement présente des caractéristiques aléatoires, ce qui apporte de grandes difficultés à la prédiction et au contrôle de la durée de vie du disque de turbine.
Après une utilisation prolongée des matériaux de disque de turbine, la structure se dégradera. Les matériaux de disque de turbine sélectionnés de nos jours sont généralement des alliages à haute température. Ces alliages sont renforcés par des phases secondaires métastables et des carbures. Lors d'une utilisation à long terme, en raison du vieillissement sous contrainte à haute température, la phase secondaire va s'agglomérer et croître, les carbures vont changer de forme, et certains précipiteront des phases fragiles nuisibles, entraînant une diminution globale de la résistance et de la ductilité de l'alliage.
Pour résumer, nous pouvons observer un couple de contradictions marquées : d'une part, étant donné que le disque de turbine occupe une position particulièrement importante dans le gazier, il est nécessaire de pouvoir prédire et contrôler précisément sa durée de vie ; d'autre part, en raison des nombreux facteurs instables, incertains, complexes et changeants présents dans le processus de production et d'utilisation du disque de turbine, il est difficile de prévoir et de contrôler sa durée de vie. Cependant, c'est précisément ce couple de contradictions qui favorise le développement continu et approfondi des travaux de recherche sur l'analyse et la prédiction de la durée de vie du disque de turbine, tout en stimulant également l'évolution des disciplines connexes.