考虑微动影响的搭接结构疲劳寿命研究

为研究微动对搭接结构疲劳寿命的影响,采用ABAQUS软件建立了考虑微动影响的单搭接结构有限元全局模型和子模型,运用该模型计算了接触区的应力分布.并在FRANC2D/L中把螺栓用等效的正应力和剪应力来代替,重建子模型,计算了裂纹尖端应力强度因子.最后建立了考虑微动影响下的搭接结构疲劳寿命预测模型,并将计算值与试验值进行了...     

铝合金微动疲劳研究及展望

微动疲劳广泛存在于航空航天等各种机械构件中,加速构件接触表面及表层裂纹的萌生与扩展,微动是导致构件多裂纹损伤的主要原因之一。由于海军飞机服役环境的复杂性,铝合金构件腐蚀相当严重,腐蚀对航空铝合金材料微动疲劳的影响是研究微动疲劳时要考虑的重要因素。总结了国内外铝合金微动疲劳研究现状,阐述了研究存在的主要问题,对飞机构件铝合金材料微动疲劳的研究进行了展望。     

飞机起落架支柱固定螺栓环境氢脆断裂研究

某飞机起落架缓冲支柱固定螺栓长期使用后断裂.为了确定该螺栓断裂的原因,对断裂螺栓进行了外观检查,断口宏观、微观分析,能谱仪成分分析,金相组织检查、硬度检测以及氢含量测定,结果表明:断裂螺栓的断口具有氢脆断裂特征,其断裂失效性质为环境氢脆断裂;飞机服役期间,螺栓保护不良,致使环境对螺栓造成了腐蚀,腐蚀产生的氢进入螺栓是导致螺栓产生环境氢脆裂纹的根本原因.对螺栓进行保护可有效地避免该类故障的重复发生.     

2A12铝合金微动疲劳全寿命预测方法研究

目的对于2A12铝合金,提出基于成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命预测方法。方法基于损伤力学法计算裂纹成核寿命,利用扩展有限元计算裂纹尖端应力强度因子,应用断裂力学计算裂纹扩展寿命,并对预测者和试验值进行比较。结果损伤力学法能考虑接触面应力三维度的作用来反映多轴状态作用,能有效模拟微动疲劳多轴行为。基于损伤力学法的微动疲劳全寿命预测模型能有效预测微动疲劳全寿命。由于微动作用,裂纹成核非常早,扩展寿命从试件的近表面开始,占全寿命的主要部分。结论考虑成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命分析是完善的,预测值与试验值比较吻合。     

军用风力发电机紧固螺栓断裂失效分析

目的研究风力发电机紧固螺栓断裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析测试手段,对风力发电机紧固螺栓失效原因进行分析。结果断裂螺栓螺纹根部表面存在原始折叠缺陷,为疲劳裂纹的萌生提供了有利条件;同时,螺栓头部、紧固垫圈及法兰盘之间存在装配异常情况,外力作用下接触位置应力集中较大,有利于疲劳裂纹的萌生及进一步扩展。结论通过严格控制入厂螺栓质量,同时定期检查在服役螺栓的使用状态,及时更换存在安全隐患的螺栓,有效杜绝了紧固螺栓断裂失效情况再次发生。     

航空铝合金材料微动疲劳裂纹扩展寿命研究

以断裂力学为基础,根据复合型裂纹断裂判据建立了LY12CZ铝合金材料微动疲劳裂纹扩展寿命预测模型,确定了模型中的参数,通过预测寿命与试验值的对比验证了该模型的正确、有效性。研究结果表明,微动疲劳裂纹形成阶段比较快,其寿命只占整个疲劳寿命的20%～25%,结构失效所消耗的时间主要在裂纹扩展阶段。     

凸轮轴顶端断裂原因失效分析

目的研究发动机凸轮轴和螺栓的失效原因。方法在化学成分、硬度、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究凸轮轴和螺栓的失效行为,推断整个失效过程的起因件,并分析导致其失效的原因。结果凸轮轴金相组织、表面和心部硬度无明显异常,断口表面有明显的疲劳断裂特征,裂纹起源于凸轮轴的螺栓孔壁,此处为凸轮轴热处理过程中的感应淬火和非感应淬火的交界处。结论凸轮轴顶端螺栓孔在感应淬火过程中产生尖角效应,导致螺栓孔壁被淬透,材料脆性增加,在长期使用过程中导致凸轮轴顶端疲劳断裂,进而导致连接螺栓发生断裂。     

差速器螺栓失效行为研究

目的研究车辆差速器螺栓失效原因。方法在化学成分、非金属夹杂物、力学性能、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究车辆差速器螺栓的失效行为,推断失效原因。结果差速器螺栓化学成分、氢含量、心部硬度及金相组织、材料抗拉强度及屈服强度等均未见明显异常,断口有明显的疲劳断裂特征,螺纹表层存在脱碳现象,脱碳层深度约为0.07 mm。裂纹起始于螺纹根部,裂纹两侧无脱碳现象,螺纹表面及裂纹内部均未见腐蚀产物。结论由于表面脱碳使得差速器螺栓表面硬度及疲劳强度降低,而螺纹根部存在的应力集中使早期裂纹在螺纹根部产生,并在交变载荷作用下进一步扩展,进而最终导致疲劳断裂。     

滨海发射场低温管路法兰连接螺栓环境腐蚀断裂失效机理

针对滨海发射场用于低温管路法兰连接的高强度螺栓的环境腐蚀断裂问题进行失效机理分析.结合螺栓所处"高温、高湿、高盐雾"环境及低温高压工况,讨论分析了盐雾腐蚀、应力作用、微观形貌、化学成分及硬度等影响因素.结果表明,螺栓显微硬度均值(108HRB)超标,材质中C、S、Cr含量异常,螺栓实际受力达到许用应力的60％以上,微观组织裂纹均为典型的应力腐蚀裂纹.在海南"三高"海洋腐蚀环境影响下,耐腐蚀性能较差的螺栓在热应力作用下萌生裂纹,产生应力腐蚀,在热应力和拉应力的作用下进行扩展,发生应力腐蚀开裂,螺栓延迟脆性断裂导致失效.最后,针对螺栓应力腐蚀机理,提出了相应的改进措施.     

参数对2A12铝合金微动疲劳局部塑性影响分析

目的研究局部塑性对微动疲劳的影响。方法建立2A12铝合金圆柱/平面微动疲劳有限元模型,考虑塑性作用进行有限元分析,研究微动疲劳参数对局部塑性的影响。结果局部塑性变形发生在试件表面或次表面,最大等效塑性变形随着微动垫半径的减小而增大。随着轴向应力的增加,最大切向应力增加;随着摩擦系数的增加,剪应力的最大值急剧增加,粘着区增加,滑移区减小,但摩擦系数对整个接触区的大小没有影响。结论微动疲劳参数对局部塑性有一定的影响。     

某型飞机减速板钛合金梁断裂原因分析

简要介绍了某型飞机减速板钛合金梁断裂的情况。采用XL30场发射环境扫描电镜及能谱仪对断口进行了取样分析。结果表明,在减速板钛合金梁销钉孔周围的应力集中区存在点蚀坑。点蚀坑主要是由于在疲劳载荷和CL-的共同作用下,销钉孔周围的应力集中区表面氧化膜破裂和重新生成的不断交替发生而形成的。在疲劳载荷作用下点蚀坑萌生疲劳裂纹源,并逐渐扩展,最终导致结构破坏。     

某型飞机4号油箱结构损伤分析及修复评估

目的 某型双座机使用中发现4号油箱存在不同程度结构损伤,分析其损伤原因和制定修理方案。方法 对4号油箱结构状态进行深入检查评估后,从结构损伤过程、载荷情况、设计制造和外场使用等方面综合分析损伤原因。对实际损伤结构进行强度计算和评估,制定结构损伤补强修理方案,并提出修理改进建议。结果 通过分析得出,损伤原因主要是4号油箱局部存在设计制造缺陷,且飞机在作大过载飞行时,4号油箱可能处于满油或大量余油的高负载状态。根据损伤原因制定的修理方案合理可行,通过了静强度校核和评估。结论 基于该损伤结构提出的修理方案通过实际修理验证,能够满足油箱结构强度设计要求,提出的改进建议能够改善飞机疲劳品质。     

铝合金蒙皮光固化胶接修补疲劳性能实验研究

光固化胶接修补是一项应急快速修补新技术,为检验和提高修补疲劳强度,以LY-12铝合金裂纹板为修补对象,进行了光固化修补与传统的铆接修补拉伸疲劳对比实验。实验采用等幅高频加载和按某型飞机机翼疲劳载荷谱加载2种方法,结果表明,全宽度光固化胶接修补等幅高频疲劳寿命和载荷谱疲劳寿命与等强度铆接修补相比分别延长了35.37%和9.00%。     

海军某型飞机典型电连接器失效分析

目的分析得出电连接器失效的主要原因。方法以海军某型飞机三个型号典型电连接器插孔端为主要研究对象,对电连接器宏观形貌进行目视检查分析,并采用扫描电子显微镜进行微观形貌观察,采用能谱分析仪进行微观成分分析,研究壳体表面和插孔接触面的化学成分组成。结果腐蚀和磨损是外场电连接器失效的主要诱因,电连接器有一定程度的局部腐蚀,表面积聚的灰尘和海盐颗粒对腐蚀有较明显的促进作用。插拔不当造成的插针与插孔间同心度的偏差,与微动磨损共同作用加速了局部腐蚀。结论插拔不当、微振磨损与局部腐蚀是导致电连接器性能下降乃至失效的三大主要因素。     

30CrMnSiA镀镉层厚度优化研究

目的基于GJB 594A《金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列》,综合考虑防腐蚀和疲劳性能,对30CrMnSiA镀镉层厚度进行优化。方法开展30CrMnSiA镀镉5个厚度系列的疲劳试验,计算材料的DFRcutoff,研究镀层厚度对疲劳性能的影响。通过中性盐雾试验,研究镀层厚度对材料抗腐蚀性能的影响规律,最后综合考虑疲劳及抗腐蚀性能,提出优化后的镀镉层厚度范围。结果镀层厚度控制在5~25μm时,材料的DFRcutoff下降幅度在15%以内,厚度超过25μm后基体材料的DFR_(cutoff)值下降20%。在中性盐雾环境下,厚度控制在12~25μm时,能满足海军飞机一般钢结构件抗腐蚀性能的要求,当厚度超过25μm后,继续增加镀层厚度对抗腐蚀性能的提升并不明显。结论镀镉使材料的疲劳性能降低,其抗中性盐雾腐蚀能力与镀层厚度成正比。针对海军飞机使用环境特点,推荐30CrMnSiA钢结构件的镀镉厚度范围为12~18μm,取上限值。     

核电主管道取样管焊缝疲劳开裂案例分析

目的针对某核电机组主管道取样管焊缝水压试验后渗透检测时发现的超标线性显示,分析失效原因,探讨制造期间不常见的疲劳裂纹形成及扩展的机制,分析导致疲劳的交变应力源所在。方法通过宏观分析、金相观察、断口扫描电镜试验。结果材质未见异常,该线性显示为裂纹所致,是疲劳裂纹。结论取样管焊缝焊趾部位多源裂纹不是水压试验所产生的,为水压试验后机械加工去除堵头时,因切削不良使取样管侧焊趾附近承载的交变载荷过量引起的疲劳开裂;疲劳应力主要来自水压试验后取样管堵头切除加工工序,铣削不良是引发疲劳裂纹的关键因素。