细节疲劳额定强度形状参数取值

为了得到DFR方法中更准确可靠的α值,对头两序数估计法进行说明并验证,并通过蒙特卡洛模拟对多种估计方法合理性评价。运用头两序数估计方法处理实测的大量数据,对钛合金、铝合金、钢等多种航空国产材料的α值进行系统的参数估计,并对影响疲劳寿命分散性的因素进行分析。给出了常用国产航空材料α的取值范围为4.85到6.71,并对腐蚀环境下各类材料以及新型航空材料铝锂合金、金属纤维层板提出了新的α估计值。

DFR法结构细节疲劳强度分析

论述了细节疲劳强度额定值(DFR)的意义及各个DFR值之间的关系。通过对铝合金7050-T7451试件在3种不同加工状态下的DFR试验研究,试验结果分析表明,单纯地改善孔的表面粗糙度对其疲劳强度没有明显的影响,而挤压强化却明显提高了孔的细节疲劳强度。

加工工艺对TC21锻件细节疲劳强度影响规律的研究

初始疲劳品质取决于材料及其加工工艺,而细节疲劳额定强度DFR代表结构细节材料固有疲劳能力。对不同处理的TC21合金锻态试样DFR疲劳强度进行了研究。结果表明,喷丸强化能有效提高截止值试验件DFR cutoff值近46%;在同样的表面条件下,铰孔工艺的DFR基准值疲劳强度比钻孔工艺提高近11%,冷挤压强化后试样的DFR值比铰孔提高近10%。

多轴载荷下结构细节疲劳强度额定值确定方法

目的提出一种在多轴载荷下确定结构细节疲劳强度额定值的方法。方法基于单轴双点法细节疲劳强度额定值(DFR)确定方法,在多轴载荷下,首先利用高周多轴疲劳损伤模型求出其等效应力幅(等效拉伸应力幅或等效剪应力幅),结合Goodman方程,把等效应力幅转换为应力比R=0.06时的最大正应力,最终确定多轴条件下的细节疲劳强度额定值。通过7075-T651铝合金薄壁管进行单轴疲劳试验,确定单轴细节疲劳强度额定值,并进行多轴疲劳试验,包括比例加载和非比例加载。结果采用该方法预测多轴载荷下的DFR值,对比单轴试验的DFR值,相对误差的绝对值在10%左右。结论该方法确定多轴条件下的结构细节疲劳强度额定值具有较好的效果。

形状参数选值对细节疲劳额定强度的影响

针对细节疲劳额定强度(DFR)的威布尔分布统计理论所涉及的形状参数α选值问题,提出了基于随机数学的DFR-α模型。基于该模型,对比了选用波音许用α值与国产材料实测α值获得的DFR计算误差。结果表明:若直接使用波音α设计许用值,国产铝合金材料DFR计算相对误差在5%以内,国产钛合金DFR计算相对误差在10%以内;σb≤1700 MPa的国产钢,DFR计算相对误差在5%以内。

航空铝合金材料疲劳额定强度试验研究

航空铝合金材料因其在物理及化学领域具备很好的特性,可以较好的抵抗在空中遭受的诸多破坏性影响而受到航空航天器材研发部门的追捧。然而,即便铝合金材料性能优越,但长时间处于高速运行及周边气候环境等苛刻条件下,仍可能因材料无法满足运行要求而出现疲劳的现象,严重的可能会造成人员伤亡。阐述了铝合金细节疲劳测试的方式、方法、设计,进而测定其疲劳寿命,认为DFR试验设计所测试的铝合金材料疲劳寿命变异系数不高于标准值,符合试验要求。

基于细节有限元的机身窗周开口区疲劳强度分析

建立窗周开口区局部细节有限元模型,将其嵌入全机总体有限元模型,使用Nastran进行细节应力分析,给出一种钉孔区名义应力确定方法,获得疲劳分析所需的参考应力、钉载;将全机总体有限元模型中窗框单元应力谱,与局部细化后窗周开口区域疲劳薄弱部位应力分析结果相结合,来确定各疲劳薄弱部位所需应力谱;在此基础上,使用细节疲劳额定值法进行裂纹萌生寿命分析,确定疲劳最薄弱部位;采用Nasgro方程对疲劳最薄弱部位进行裂纹扩展寿命分析。文中基于细节有限元模型确定分析部位应力谱的方法及形成的一套分析流程可以推广到其他开口类结构疲劳强度评估中。

LGDFR法在起落架疲劳强度分析中的应用研究

原型飞机进行改型设计后,由于飞机的重量、重心变化,必将导致改型飞机起落架的载荷发生变化。应用细节疲劳额定值基本方法,利用原型飞机起落架的疲劳试验数据对改型飞机起落架的疲劳强度进行分析,称为起落架细节疲劳额定值方法。该方法较为简单、可靠、实用。

腐蚀预损伤与盐水环境对铝合金细节疲劳性能的影响

采用扫描电镜分析和疲劳试验等方法,研究了腐蚀预损伤和盐水环境对7XXX铝合金细节疲劳性能的影响,并探讨了对疲劳裂纹萌生和扩展的影响机理。结果表明:腐蚀预损伤和盐水环境对7XXX铝合金细节疲劳性能的影响较为显著;以未腐蚀试样在实验室空气环境下的细节疲劳额定强度截止值为基准,预腐蚀48h试样在实验室空气环境下的细节疲劳额定强度截止值的保持率为97%,未腐蚀试样和预腐蚀48h试样在盐水环境下的细节疲劳额定强度截止值的保持率分别为73%和67%。

DFR疲劳试验数据处理的折算方法

在DFR理论框架内推导得到试验数据折算公式,进而在现行DFR试验数据处理方法的基础上提出了试验数据折算方法,从而解决了现行数据处理方法要求各试件试验中的峰值应力必须为同一应力水平给复杂结构疲劳试验带来的困难和挑战。与复杂结构的试验结果及相关文献的典型结构试验结果的比较表明这一方法是可行的。

细节疲劳额定强度计算参量取值敏感性研究

现代民机设计中细节疲劳额定强度(DFR)方法占据重要地位。为了研究DFR方法中的参数敏感性问题,针对典型航空材料讨论了在斜度参数和分散性参数两种参数的变化范围内,直接采用波音设计许用值进行DFR计算可能造成的误差水平,并与简单的扰动分析结果进行了对比;推导了基于Gerber方程计算DFR值的新公式,并对其适用性进行了对比分析。结果表明,在上述计算参量中斜度参数对国产材料DFR计算结果影响最敏感;锻铝等延性材料更适于使用基于Gerber方程的DFR公式。

基于人工神经网络的预腐蚀铝合金疲劳性能预测

通过对 BP神经网络算法分析和收敛性改进 ,从获得的预腐蚀和疲劳试验数据中通过训练建立了LY1 2 CZ铝合金腐蚀性能和疲劳特性与预腐蚀温度和时间的映射模型 ,从而可预测铝合金在一定预腐蚀环境谱下的最大腐蚀深度和疲劳特性。神经网络算法采用 BP算法 ,网络结构采用 2 -4 -2形式。结果表明 。

试验测定DFR的升降法方法

提出了试验测定结构件细节疲劳额定值 (DFR)的升降法方法 ,可以充分估计并节约总试验时间 .通过数值模拟比较了升降法数据处理的半子样极大似然法和马尔可夫方法 .为满足可靠度要求 ,对半子样极大似然法估计的疲劳强度标准差进行了修正 ,并给出了保证 95 %可靠度的疲劳强度的置信度要求的最少试件数 .

预腐蚀疲劳退化加速因子研究

考虑预腐蚀对材料疲劳性能的影响,以疲劳强度作为腐蚀量,给出了考虑预腐蚀疲劳退化的加速腐蚀因子的定义和表达式,并结合疲劳分析方法,以细节疲劳额定值(DFR)作为疲劳强度的衡量,给出了预腐蚀条件下的DFR确定方法,通过加速环境和实际服役环境下DFR随预腐蚀时间退化规律的对比分析,建立基于DFR的加速腐蚀因子,并进行参数估计,最后,给出了LY12CZ铝合金试件在典型环境下的加速腐蚀因子取值.

海洋环境下飞机结构疲劳性能退化规律研究

某型飞机服役了20多年，且大部分日历时间停放在海边机场，腐蚀损伤严重。文中分析了该飞机服役环境特点，采用从该飞机机体上拆卸下来结构材料加工成疲劳试验件，针对外形尺寸完全一致的新、旧材料试件进行对比疲劳试验，分别计算了新旧材料的细节疲劳额定值（DFR），得到了在海洋环境条件下飞机机体结构材料的疲劳性能衰减退化规律。研究结果表明，试件结构形式不同，服役环境对结构细节抗疲劳性能影响程度不一致；结构形式相同的试件，服役环境条件作用后的疲劳性能会下降大约4-16％。

日历环境对飞机疲劳关键件性能影响研究

针对飞机老龄化带来的结构安全问题,开展2A12-T4铝合金标准试样模拟不同停放日历年的加速环境试验和疲劳实验,计算得到细节疲劳额定强度(DFR)的变化规律,建立基于动态S-N曲线法的疲劳关键件性能退化计算模型,并与退役飞机同种材料试样疲劳寿命对比.结果表明,采用动态S-N曲线法和DFR法建立的寿命预测模型与真实值吻合较好,飞机疲劳关键件的疲劳性能会随着停放日历时间的延长而降低.

铝锂合金材料细节疲劳额定强度参数估计与试验研究

随着铝锂合金材料的不断更新换代,及其在航空航天等领域的推广,对铝锂介金材料细节疲劳额定强度的参数α值的研究是必须的。本文使用最大似然法对铝锂介金疲劳寿命威布尔分布及细节疲劳额定值参数α值进行研究.并基于疲劳试验数据.给出新型铝锂合金的疲劳额定强度参数α值,为铝锂合金材料细节疲劳寿命预估提供更为贴合工程实际的强度参数。

停放环境下飞机材料疲劳性能的退化规律

对2A12-T4铝合金试样进行了加速环境试验,模拟自然停放环境对飞机停放不同日历年后的影响;并进行疲劳试验,通过试验数据,计算得到试样的细节疲劳额定强度(σDFR),拟合得σDFR与停放时间的函数关系式。结果表明:随着日历时间的延长,材料的σDFR呈线性下降趋势;且在自然环境下停放12a的退役飞机上同种材料的实际σDFR与其计算得到σDFR的误差极小。

民机衬套修理技术对金属结构疲劳性能的影响研究

首先研究了民机衬套修理技术对金属结构疲劳性能的理论影响,得出了主要影响参数,包括衬套孔径和衬套初始干涉量;然后通过数值模拟手段,建立了关于典型连接结构的有限元模型,分析了在不同衬套孔径和初始干涉量条件下,连接结构衬套孔边的最大径向压应力变化趋势;最后设计了若干组试片级疲劳试验,研究了衬套孔径和衬套干涉量对细节疲劳额定值(DFR)的影响,得出了当前工艺水平下的定量疲劳影响结论。

基于Gerber模型的DFR腐蚀折算系数及其试验测定

为了将细节疲劳额定值(DFR)法的适用范围扩展到腐蚀条件下,采用腐蚀折算系数对DFR进行当量折算的方法,建立了基于Gerber模型的DFR法在腐蚀条件下的分析方法,并通过腐蚀折算系数的分解使此法可用于单独研究地面预腐蚀和空中腐蚀疲劳对DFR的影响。通过设置九组不同时长(0 h、6 h、12 h、24 h、36 h、72 h、108 h、144 h和180 h)的预腐蚀疲劳试验,测定了2024-T3铝合金的地面停放腐蚀折算系数;比较了基于Gerber模型和Goodman模型的DFR法在一般条件和腐蚀条件下的计算结果。结果表明:随着预腐蚀时间的延长,2024-T3铝合金的细节疲劳额定值截止值(DFR cutoff)下降;在九组不同时长下,基于Gerber模型计算的DFR cutoff依次为84.251 MPa、84.722 MPa、79.683 MPa、80.745 MPa、77.026 MPa、74.996 MPa、75.613 MPa、76.186 MPa和73.798 MPa,地面停放腐蚀折算系数为1、1.006、0.946、0.958、0.914、0.890、0.897、0.904、0.876,拟合得到DFR cutoff与预腐蚀时长满足:DFR cutoff=84.521[lg(t+10)]-0.149 8。在未考虑腐蚀影响的条件下N 95/95>10 5时,考虑腐蚀影响的条件下N 1>10 5时,基于Gerber模型计算的DFR均大于基于Goodman模型的计算结果。