基于DFR的2024-T3铝合金当量加速关系试验研究

目的 提出以反映结构材料疲劳性能的DFR为表征参量,研究建立2024-T3铝合金结构在大气自然环境预腐蚀与实验室加速试验预腐蚀后的DFR关系,为腐蚀环境下飞机铝合金结构的疲劳寿命设计提供方法。方法 以2024-T3铝合金试验件为研究对象,分别开展典型海洋大气环境自然暴露腐蚀后的DFR试验以及实验室加速腐蚀试验后的DFR试验,以DFR相等为条件,建立上述2种不同预腐蚀条件之间的DFR当量加速关系。结果 2024-T3铝合金在自然暴露预腐蚀环境与实验室加速预腐蚀后的DFR值随腐蚀时间的增加均有不同程度的下降,万宁和青岛的DFR当量加速值分别为0.642 1、0.701 2 a/d。结论 基于DFR的当量加速关系综合反映了预腐蚀对结构材料疲劳性能退化的影响,而DFR是飞机结构疲劳设计的基本参量,文中建立的当量加速关系可用于指导腐蚀环境下铝合金的疲劳寿命设计分析。     

海军飞机结构当量加速腐蚀试验研究

分析了导致海军飞机结构腐蚀的主要因素;基于飞机地面停放环境谱,采用某型海军飞机机身背鳍角材在×框连接区模拟件,在试验室条件下分别进行当量5、10、15、20、30 a的加速腐蚀试验,并利用显微镜对试件表面涂层、金属基体材料腐蚀情况进行观察和测量.研究结果表明,结构件当量加速腐蚀与飞机外场服役的腐蚀特征一致,当量加速腐蚀试验时间与外场服役年限相匹配时,基体材料腐蚀程度相当.     

铝及铝合金在自然水环境中的腐蚀行为对比研究

目的 分析研究铝及铝合金在自然水环境中的腐蚀行为。方法 通过开展LM3纯铝、5083铝、LF6M去包铝及带包铝在淡海水交替、海水及淡水自然环境下2 a的暴露试验,将3种环境下材料的腐蚀形貌、腐蚀速率进行对比。总结4种铝及铝合金材料在不同水环境下的腐蚀规律,对其腐蚀机理进行简要的探讨,并对其长周期的腐蚀行为进行预测。结果 通过对4种材料局部腐蚀协同影响因子(b)的对比可以发现,淡水环境对LM3纯铝局部腐蚀的影响最大,淡海水环境对5083铝合金局部腐蚀影响最大,淡水及淡海水环境对2种LF6M铝合金材料局部腐蚀的影响都很大。结论 5083、LF6M带包铝及去包铝,在淡海水交替自然环境下的耐蚀性能最差,LM3纯铝在淡水环境下耐蚀性能最差。     

某型复合材料加速腐蚀与大气腐蚀当量关系分析

目的为开展某型飞机复合材料预腐蚀后疲劳寿命研究,获取其于加速腐蚀试验环境谱腐蚀和大气环境腐蚀的当量关系。方法编制模拟机场环境的加速腐蚀环境谱,据此分别开展材料试件加速腐蚀试验和大气腐蚀试验,试验过程中观测试件腐蚀形貌,开展两种环境预腐蚀后试件的层间剪切强度性能测试,依据等腐蚀损伤等层间剪切强度性能原则,计算该型复合材料实验室加速腐蚀与大气环境腐蚀的当量关系。结果加速腐蚀试验环境与大气环境对该型复合材料腐蚀存在当量关系,当量折算系数为2.22。结论飞机复合材料于不同环境中的腐蚀当量关系研究应结合研究问题需要,根据不同环境和不同力学性能指标开展研究,不同环境、不同力学性能指标会有不同的当量关系。     

LY12CZ腐蚀损伤及日历寿命预测的神经网络研究

建立LY12CZ铝合金试件的加速腐蚀周期对应最大腐蚀深度的BP网络映射模型,采用加速腐蚀试验数据对网络进行训练直至网络满足设定的精度要求,然后利用其预测LY12CZ试件的加速腐蚀损伤情况,并根据网络预测的最大腐蚀深度数据以及腐蚀损伤等效关系计算实验室加速腐蚀与某机场大气暴露腐蚀的当量因子k=2,从而可以计算出LY12CZ铝合金材料于某机场实际环境下的日历寿命（a）等于浸泡加速试验周期（d）乘以2。     

腐蚀损伤对LY12CZ铝合金疲劳寿命的影响研究

对LY12CZ铝合金在EXCO溶液中进行了不同时间的加速腐蚀。通过扫描电镜研究不同腐蚀时间后LY12CZ铝合金的腐蚀损伤,腐蚀损伤的严重程度用腐蚀面积率和腐蚀深度描述。通过对比性疲劳试验获得了腐蚀损伤对LY12CZ铝合金疲劳寿命的影响,为飞机日历寿命评定和飞机结构腐蚀的研究提供了试验依据。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。     

当量加速腐蚀条件下飞机结构耐久性评估方法研究

目的研究某型飞机机翼纵墙下缘条的结构细节模拟试件的耐久性。方法根据实测环境数据编制某沿海机场环境加速试验谱,开展不同当量腐蚀年限的加速腐蚀试验,然后进行耐久性试验,基于裂纹萌生寿命(TTCI)服从双参数威布尔分布和对数正态分布,建立表征腐蚀损伤下机翼纵墙结构细节原始疲劳质量(IFQ)的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,并对机群机翼纵墙的经济寿命进行预测。结果铝合金材料在θ=40℃,pH=4.0,质量分数为5%的NaCl溶液盐雾环境中作用189.7 h,腐蚀损伤与该海洋大气环境腐蚀1 a相当。结论该关键结构在沿海机场环境条件下的耐久性能满足寿命指标要求。     

某型飞机典型结构危险部位地面停放预腐蚀影响系数曲线的试验测定

目的评定飞机日历寿命,测定飞机典型结构件的地面停放系数随日历年限的变化规律(C-T曲线)。方法针对典型飞机结构连接件,首先在实验室条件下采用加速腐蚀的预腐蚀试验及预腐蚀后的疲劳试验,得到不同加速当量腐蚀年限下的疲劳寿命,然后对疲劳试验数据进行统计及处理。结果最后拟合得到飞机典型结构件的地面停放系数随日历年限的变化规律曲线。结论通过C-T曲线可为某型飞机的定寿提供基础。     

腐蚀损伤对典型铝合金结构疲劳寿命的影响研究

目的研究严酷服役条件下飞机结构的寿命衰减问题。方法以飞机关键结构模拟件为研究对象,基于编制的某机场环境加速试验谱进行当量加速腐蚀试验,采用MTS810材料试验系统进行预腐蚀后的疲劳试验。结果通过对试验结果的分析,确定了关键结构疲劳寿命腐蚀影响系数与腐蚀损伤尺寸之间的对应关系。结论关键结构腐蚀损伤宽度与疲劳寿命腐蚀影响系数相关性最好。     

基于灰色马尔科夫模型的2A12铝合金腐蚀预测方法研究

目的研究飞机结构件的腐蚀随时间的变化规律,为其寿命预测及可靠性分析提供参考。方法以2A12铝合金试件为对象,利用加速腐蚀试验设备,对其进行7个周期的加速腐蚀,以获得蚀坑深度的原始数据。在此基础上,将灰色GM(1,1)模型与马尔科夫链模型相结合,建立起能够预测蚀坑深度的灰色马尔科夫模型。结果将预测值与试验值进行对比,结果表明,灰色马尔科夫模型预测精度在0~4.5%之间,预测结果比较准确。结论该灰色马尔可夫模型能够较好地反映该型铝合金在腐蚀过程中蚀坑深度的变化趋势,建立起了一种新的腐蚀预测方法。     

基于环境腐蚀损伤的某型飞机日历寿命的确定

目的基于腐蚀的观点,确定基于环境区域腐蚀损伤的某型飞机结构的日历寿命。方法通过试验确定各级温湿度下飞机结构常用铝合金材料2Al2-T3腐蚀至任意损伤值的时间曲线(T-H曲线),并根据某型飞机的服役环境谱以及对应的腐蚀损伤容限D_c确定该型飞机的日历寿命。结果试验确定出不同湿度下的T-H曲线,引入海南陵水机场的温湿度环境谱,将数据带入计算模型,所得结果比较合理。结论该模型可以合理地求得腐蚀环境下飞机结构的日历寿命,获得的2Al2-T3铝合金腐蚀损伤时间曲线具有普适性。     

加速腐蚀当量加速关系研究方法综述

为了进一步研究当量加速关系,归纳了现有腐蚀损伤当量化的研究方法,详细介绍了基于电化学原理、物理参量和力学损伤的当量折算法,讨论了各种方法的优劣和所适用范围。基于电化学原理的当量加速关系研究方法适合用于制定飞机金属结构加速试验环境谱,以物理参量为基准的当量折算法适用于建立疲劳关键部位、腐蚀关键部位的涂层及金属基体等各种加速试验环境谱的当量加速关系,力学损伤对比法适合用于结构疲劳关键部位。最后得出针对不同材料、不同部位应该采用不同的当量加速关系的结论。     

基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型

目的通过对加速腐蚀关系的研究,为飞机的日历寿命的确定提供依据。方法首先提出基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型,并通过测试极化曲线的方法得到LY12和ZL115两种飞机常用铝合金材料在蒸馏水及不同浓度Na Cl溶液中的腐蚀电流。结果由于材料缺陷分布的随机性,铝合金的腐蚀电流具有随机特征,且随着盐浓度的增加而增大。两种铝合金材料的加速腐蚀关系系数在统计上存在较大的差异,在3.5%盐浓度下(温度)考虑95%置信度的加速腐蚀关系系数,LY12铝合金为3.53、ZL115为2.32。结论本文基于腐蚀电流的加速腐蚀关系的研究可以很好地为飞机日历寿命确定提供依据。     

基于对数正态分布的腐蚀损伤预测方法

目的针对铝合金结构展开腐蚀预测方法研究,为飞机铝合金结构腐蚀损伤经济修理提供支撑。方法采用基于对数正态分布的统计学方法,开展飞机铝合金结构服役环境下的腐蚀损伤分布规律研究,并在此基础上进一步开展基于概率的腐蚀损伤预测方法。结果使用对数正态分布对腐蚀损伤分布进行描述是可行的,基于对数正态分布的概率腐蚀损伤预测方法在不同可靠度下精度有所差异。结论基于对数正态分布所建的腐蚀损伤预测模型可以实现对腐蚀损伤的预测。服役环境下,飞机铝合金结构腐蚀深度、体积及面积的扩展速率随时间的增长逐渐减缓。     

腐蚀时间和温度对LY12CZ铝合金疲劳强度的影响

在实验室环境下对LY12CZ铝合金试验件进行溶液浸泡预腐蚀试验,产生腐蚀坑,使用KH-7700显微镜获得了不同腐蚀时间和腐蚀温度条件下的损伤数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间和腐蚀温度与疲劳寿命之间的关系。试验结果表明,腐蚀时间和温度对铝合金的预腐蚀损伤及相应的疲劳寿命有着显著影响。