李飞,力学与土木建筑学院2019级力学博士,研究方向是航空发动机气冷单晶涡轮叶片强度寿命评估研究,师从吴子燕、温志勋教授。2020-2021学年,以第一作者在疲劳与断裂领域发表SCI Top期刊2篇,在审2篇(中科院大类1区),申请国家发明专利9项,授权3项;综合测评位列年级第一,荣获2020-2021学年国家奖学金、一等学业奖学金、西北工业大学发明之星和优秀研究生称号。
一、思想表现——不忘初心,努力提高思想水平
从2018年加入中国共产党以来,他时刻以一名优秀中国共产党党员的标准要求自己。近一年来,参加党史学习,重温峥嵘岁月;在建党100周年之际去延安学习,领悟初心使命。2020年初春,荆楚大疫,自己加入到“战疫”一线,生产一次性医用口罩,评为西北工业大学抗疫“先进个人”,他曾说“自己很渺小,但希望以自己的行动帮助和影响身边人”。
二、学习科研——脚踏实地,立鸿鹄志做奋斗者
由于长期受到欧美等国技术封锁,目前我国航空发动机技术作为“卡脖子”问题亟需解决。涡轮叶片作为其关键部件,工业部门常在叶片上制气膜冷却孔,来提高服役温度。但是这样破坏了结构整体性,使得我国叶片经常会发生失效破坏,其失效原因非常复杂,如果能在服役前对叶片进行原始质量评定显得尤为重要。
科研成果一:系统性建立了基于EIFS的理论评估体系
对比分析了常见的EIFS评估理论,结合最大似然估计和概率断裂力学修正Kitagawa-Takahashi(K-T)图法,提出了更为精确的M-K-T方法,通过试验对该方法进行了验证,有效地预测了两倍误差带范围内的疲劳寿命。最后在超越裂纹概率的准则下得到安全疲劳裂纹寿命预测的概率表达式,确定了保证率为99.9%的安全裂纹长度,这为叶片裂纹监测和损伤评定提供了参考依据。
科研成果二:不同制孔工艺原始质量评价及疲劳寿命预测
通多改进K-T图法计算出了EIFS值,并与现有的计算方法进行了比较。在此基础上,考虑了小裂纹扩展区的物理背景和理论体系,对裂纹扩展几何形态进行描述,提出了一种基于EIFS数值的新的疲劳裂纹扩展表达式,并据此计算了2倍误差带范围内疲劳寿命,有效对比了两种常见电火花制孔的差异。
科研成果三:镍基单晶气膜孔裂纹形核扩展与寿命评估
将以上提出的方法应用到气膜孔结构,考虑到单晶材料特点和实际制孔工艺损伤,通过多种测试手段对激光和电火花两种叶片常见工艺表面完整性进行评估,开展裂纹扩展试验。通过提出的EIFS理论有效解决了原始制造损伤不能定量评估的难题,将EIFS理论直接应用至涡轮叶片单晶材料并预测其疲劳寿命。
三 综合实践--丰富阅历,开阔眼界面向未来
成果的取得得益于参加了众多项目,主持博创基金1项,作为学生第一参与千万级项目1项,中国航发项目2项,参加了在重庆的第20届全国疲劳与断裂学术会议,并做了大会汇报。同时,和工业界和学术界的密切交流开阔了科研视野,面向工程实际学到了直接面向重大装备的科研方法,提升了从理论结合实际的科研水平。
四 成果清单
Li F, Wen Z, Wu Z, et al. A safe fracture fatigue life prediction based on equivalent initial flaw size[J]. International Journal of Fatigue, 2021, 142: 105957.
Li F, Zhang Y, Wu Z, et al. Fatigue crack initiation and propagation behavior of nickel-based single crystal DD6 under different drilling processes[J]. Materials Science and Engineering: A, 2021: 142246.
Li F, Wen Z, Wu Z, et al. Evaluation of different drilling quality and fatigue life prediction of nickel-based superalloy using equivalent initial flaw size[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2021, 253: 107908.