激光增材制造金属材料疲劳寿命研究

随着军用飞机上越来越多的结构件使用增材制造(AM)技术成形,对增材制造材料和结构疲劳特性的研究就变得十分迫切.为了研究激光增材制造(选区激光熔化成形,SLM)铝合金以及钛合金的疲劳寿命特性,设计了一系列带各种结构细节的模拟试验件,进行常幅谱和随机谱下的试验,统计分析了各组试验的基本可靠性寿命,并得到了可靠度安全寿命曲线.断口分析发现铝合金试验件缺陷较多,存在混合失效特征,而钛合金试验件疲劳分散性较锻件大.

Sm0变化对结构细节疲劳可靠性寿命的影响

本文通过计算，分析了四种常用航空金属材料结构细节在10^4～10^6次循环寿命区间的可靠性寿命N95/95随材料特征参数Sm0的变化规律和幅度，说明Sm0的取值误差尽量限制在一定范围以内，否则其计算结果会超出结构细节疲劳特性分析体系（XPT）中相似关键细节的定义域，造成较大的分析评估误差。

S-N曲线斜率Bm变化对结构细节疲劳可靠性寿命的影响规律分析

本文通过计算分析了四种常用航空金属材料结构细节在104～104次循环寿命区间的可靠性寿命N95s随SN曲线斜率B的变化规律和幅度，给出了结构细节疲劳分析时满足相似关键细节定义而允许Bm变化的安全幅度值。

铺装特性对钢桥面板疲劳损伤的耦合影响机制

目前钢桥面板以其容重小、强度较高、适应装配化生产而得到了广泛的应用。铺筑于钢桥面板之上的沥青铺装可有效分散轮载,并起到强化钢桥面板刚度的作用,可有效减缓顶板与纵肋构造细节疲劳损伤速率。但沥青铺装的荷载分散效应和刚度强化作用易受温度和荷载频率的影响,为探究铺装特性对顶板与纵肋疲劳损伤的耦合影响机制,基于沥青铺装材料动态应力-应变关系,分析并量化了沥青铺装层温度与动力特性对顶板与纵肋构造细节疲劳损伤的影响效应。在此基础上,结合实桥车流数据建立了日内每小时随机车流荷载模型,量化了沥青铺装层温度与动载效应对关注细节疲劳损伤特性的耦合影响。研究结果表明,在其他边界条件相同时,夏季钢桥面板疲劳损伤约为冬季钢桥面板疲劳损伤的3.7倍;传统不考虑铺装特性的钢桥面板寿命评估偏于不安全,考虑铺装的温度效应和动载效应后,钢桥面板的疲劳寿命从约54.2 a降低至约42.7 a,降低幅度达21.2%。