油箱积水环境对油箱结构疲劳安全寿命的影响研究

目的 摸索飞机服役条件下油箱积水环境对油箱结构疲劳寿命的影响,评估基于常规疲劳寿命除以理论分散系数确定的安全寿命是否可以保证服役环境下的飞行安全.方法 首先通过试验确定加速腐蚀试验中飞机油箱积水介质浓度,并结合飞机使用特点,确定战斗机机翼梁结构腐蚀-腐蚀疲劳试验环境-载荷谱.以此环境-载荷谱为基础,试验模拟油箱结构在地面停放和空中飞行所经历的腐蚀和腐蚀疲劳过程.采用结构和载荷谱分离的可靠性分析方法,研究腐蚀-腐蚀疲劳作用下结构的疲劳寿命.结果 对常温疲劳试验结果与腐蚀-腐蚀疲劳试验结果的对比分析,表明腐蚀环境虽然降低了结构疲劳品质,导致疲劳中值寿命降低,但对结构寿命分散基本无影响.结论 严重谱下疲劳分散系数可保证油箱结构的安全.     

蚀坑等效为初始裂纹的疲劳寿命预测方法适用性分析

目的 分析将主导蚀坑等效成初始裂纹进行疲劳寿命预测的适用性。方法 选取LY12CZ航空铝合金试验件为研究对象,进行预腐蚀试验,对试样的腐蚀损伤情况进行观测和对比研究。应用ANSYS软件对不同腐蚀损伤情况的试验件进行有限元分析,分析试验件应力分布的变化。结果 随着腐蚀时间的延长,主导蚀坑附近区域其他点蚀坑的数量和尺寸呈上升趋势。以蚀坑间距离与蚀坑半径之比d/r为指标,d/r<4时,主导蚀坑处的应力分布受到其他蚀坑的影响较大,与试验结果相比,点蚀模型计算得到的疲劳寿命的平均相对误差为19.94%。d/r>4时,主导蚀坑处的应力集中系数基本恢复到单蚀坑时的大小,平均相对误差为3.74%。结论 d/r>4时,可以忽略其他蚀坑对主导蚀坑应力分布的影响,此时将主导蚀坑作为唯一疲劳源进行寿命计算是合理的。d/r<4时,主导蚀坑处的应力分布受到其他蚀坑的影响,此时将主导蚀坑作为唯一疲劳源进行寿命计算时将出现较大误差。     

无人直升机主桨毂中央件疲劳试验加载技术研究

首先基于2种不同旋翼构型无人直升机主桨毂中央件的结构形式和承载特点,介绍了现代无人直升机中央件疲劳试验加载技术及调试方法。随后对比分析了中央件疲劳试验中2种不同的离心力加载形式,给试验载荷(包括相位、位移和精度等)、试验频率及试验运行状态等方面带来的影响。最后,针对上述分析结果提出解决办法,为优化试验方案,提高试验加载精度,提升试验效率,保障中央件在地面疲劳试验中合理承载、传载及准确评估其结构疲劳寿命等提供了可靠的试验技术支撑,同时也为今后类似结构的主桨毂中央件地面疲劳试验技术发展提供了极有价值的参考和借鉴。     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

基于Seam型裂纹的复合型裂纹起裂角预测的有限元法

目的对处于多轴应力状态下的复合型裂纹起裂角进行预测。方法考虑材料的弹性性能,利用商业有限元软件ABAQUS中的Seam裂纹模拟穿透型裂纹损伤,建立双轴载荷作用下中心带孔边裂纹板的三维有限元模型,通过位移外推法得到裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF),并利用求得的SIF基于最大周向应力断裂准则预测孔边裂纹的起裂角。结果通过与相关文献结果进行对比,发现通过该有限元方法计算得到的应力强度因子与文献结果的最大误差在2%以内,预测的裂纹起裂角与文献结果的最大误差在3%以内。结论该有限元方法计算的裂纹起裂角与文献结果一致,因此文中求解复合型裂纹起裂角所使用的有限元方法是可靠有效的。     

考虑参数随机性的焊点热疲劳失效分析

目的研究电子产品焊点几何参数的随机性对焊点热疲劳寿命的影响。方法基于Coffin-Masson的修正式Engelmaier模型,建立考虑多参数随机性的引线型封装的焊点热疲劳寿命评估模型,并利用蒙特卡罗法对该模型的精确度进行验证。以SMT鸥翼型(gull-wing)TSOP062封装为例,将焊点几何参数的随机性对热疲劳寿命的影响进行量化分析。结果影响焊点寿命的几何参数离散系数越大,焊点疲劳寿命越小,随机变量越多,焊点热疲劳寿命下降的越明显,焊点高度是影响元器件热疲劳寿命的敏感参数。结论该方法在已知小批次产品的参数波动信息的情况下,能预测整批次产品的热疲劳寿命,极大地减少试验时间和成本,提高电子产品及装备的可靠性。     

电脑使用工效学评价方法的研究：键盘和鼠标使用及人体疲劳

为了进行电脑相关肌肉骨骼疾病（Computer Related Musculoskeletal Disorders）的办公室工效学研究,需要研发更有效的电脑使用工效学评价方法。鉴于键盘和鼠标是电脑操作者最主要的输入工具,而且高重复性的操作动作会增加患肌肉骨骼疾病的风险,为了保护电脑操作者的职业健康,本研究研发一套键盘和鼠标使用的工效学评价方法并且使用该评价方法评价键盘和鼠标的使用以及使用过程中的人体疲劳。评价方法设计包括：＂键盘鼠标使用统计软件＂、＂疲劳问卷系统软件＂和数据处理和结果可视化。应用此评价方法对25个对象进行了8周的纵向观察与评价。键盘鼠标使用的评价结果能够准确反映评价对象操作键盘鼠标的实际情况;对疲劳程度的分析结果也与实验室研究结论一致,得到了理论支持,成功研发了一套创新、有效的电脑键盘和鼠标使用的工效学评价方法。     

某电厂中压缸汽封弹簧片断裂分析

通过对某电厂中压缸汽封弹簧片断裂试样进行宏观分析、化学成分分析、显微组织分析、断1：2形貌分析,认为显微组织中存在的较多碳化物、析出物是弹簧片断裂的重要因素,运行时高温氧化和疲劳加剧了弹簧片脆性断裂。