压合衬套强化耳片孔疲劳寿命优化研究

压合衬套冷挤压强化耳片孔挤压量与强化效果的对应关系难以获得,并且存在残余应力沿轴向分布不均及孔壁变形不均的问题,为此,对大孔径耳片孔压合衬套冷挤压强化工艺进行了研究,提出了一种带夹具的低成本工艺改进方法,并对改进后工艺的可行性进行了验证。首先,建立了压合衬套冷挤压强化耳片孔的有限元模型,开展了耳片孔冷挤压强化,探究了不同挤压量下耳片残余应力分布规律及孔壁变形规律;然后,采用有限元模型分析了耳片疲劳寿命与挤压量的映射关系;通过压合衬套冷挤压安装实验和X射线衍射仪应力检测实验,对压合衬套冷挤压强化耳片孔有限元模型的可靠性进行了验证;最后,提出了改进的压合衬套冷挤压强化工艺,并采用有限元方法对其有效性进行了验证。研究结果表明:冷挤压强化效果并非与挤压量呈正相关,而是在某一挤压量下取得峰值。采用改进后的压合衬套冷挤压强化工艺可改善耳片孔变形不均的问题,进一步延长耳片孔的疲劳寿命。

考虑车桥耦合及环境腐蚀的铁路钢桥疲劳分析

耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题。基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动力作用下的关键构件和焊接节点疲劳损伤分析,并进行考虑腐蚀劣化影响下的疲劳寿命评估。基于列车-轨道-桥梁耦合系统模型研究在高速列车动力荷载下桥梁主桁关键构件动力响应并得到结构中最不利构件位置,分析关键构件在列车通行振动效应下的疲劳损伤度;结合考虑局部节点板精细化的多尺度耦合有限元模型,考虑轨道不平顺和列车运行速度的影响,得到桥梁节点板在不同速度下的疲劳损伤度;考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命的影响,结合桥梁列车年运营量进行腐蚀环境下桥梁关键杆件和节点的疲劳使用寿命评估。研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车动力作用下不同构件的疲劳损伤不同,刚度较小以及应力响应影响线较短的构件疲劳损伤度更大,其中疲劳损伤度由大到小依次为节点横梁、腹杆、下弦杆、上弦杆。轨道不平顺和列车运行速度对桥梁节点板应力响应最大值影响并不显著,列车运行速度为120 km/h时与所分析桥梁共振更明显。环境腐蚀会降低铁路桥梁疲劳寿命,且对桥梁不同构件寿命影响程度不同。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥在腐蚀环境下的疲劳寿命评估和设计提供参考。

外场腐蚀环境下新型纳米涂层腐蚀行为研究

目的评估新型纳米涂层体系在海洋大气环境、工业大气环境下的耐蚀性能。方法采用外观评级法、厚度损失分析法、电化学阻抗分析法、疲劳寿命分析法,对比分析新型纳米涂层体系与(TB06-9底漆+TS96-71面漆)涂层体系在海洋大气环境、工业大气环境下不同暴晒时间下的光泽、色差、综合评定等级、厚度损失量、疲劳寿命、阻抗特性。结果随着外场腐蚀环境作用时间的增加,两类涂层体系综合等级上升、厚度损失量增加、电化学阻抗值下降,且外部暴露环境较内外场棚下环境、工业大气环境较海洋环境对两类涂层耐蚀性影响较大,但两类涂层体系在12个月内外场腐蚀环境作用下,其疲劳寿命无明显变化,而综合分析两类涂层体系腐蚀损伤特性及腐蚀损伤规律,可见纳米涂层具有较好的耐候性,但相比(TB06-9底漆+TS96-71面漆)涂层体系,其耐蚀性能较差。结论两类涂层体系在海洋大气环境、工业大气环境下自然暴露试验12个月后,耐蚀性无明显差异,外观综合评定等级2级,对试样的光泽、色差、厚度有一定程度的影响了涂层的,但对试样的疲劳寿命的影响可忽略不计,且从两类涂层的阻抗谱可见,TB06-9底漆+TS96-71面漆涂层体系较新型纳米涂层体系具有较好的抗腐蚀性。

腐蚀环境下飞机结构疲劳全寿命评估模型

腐蚀环境作用下飞机结构疲劳全寿命评定是飞机结构疲劳断裂分析技术发展的趋势。介绍结构疲劳全寿命的研究现状,在此基础上提出基于不连续状态腐蚀与疲劳交互作用下飞机结构的全寿命评估模型。该模型能将环境影响下的点腐、剥蚀的演化不连续状态(evolving discontinuity state,EDS)纳入全寿命分析框架中。模型的构建能为飞机结构腐蚀疲劳全寿命评定提供技术支持。最后,对全寿命模型的进一步研究提出建议。

考虑日历环境影响的结构日历寿命研究

为科学地确定飞机结构的日历寿命 ,本文认为飞机结构的损伤历程是地面停放环境和空中疲劳载荷协同作用的结果 ,并提出以动态的S—N曲线为基础 。

LY12CZ铝合金腐蚀疲劳研究进展

综述了LY12CZ铝合金腐蚀疲劳机制及影响疲劳裂纹扩展的因素,探讨了采用加速腐蚀当量折算谱模拟日历腐蚀环境对飞机结构主体材料LY12CZ先做加速腐蚀再进行疲劳试验的方法;并介绍了该方法在计算飞机日历寿命上的最新研究进展和未来的发展方向.

军用飞机日历寿命预测技术研究现状及关键技术问题

介绍了提出飞机服役寿命问题的由来 ,回顾了国内外同类问题研究的现状及存在的问题 ,指出了服役寿命研究中应重点解决的几个关键问题。

预腐蚀疲劳寿命影响系数模型研究

针对腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命评定问题,研究了恒幅应力水平下的地面停放预腐蚀影响系数C模型,根据统计分析推导出C曲线的关系式;疲劳试验数据分析结果建立了预腐蚀影响系数C模型.结果表明,随着腐蚀时间的增加,疲劳寿命影响系数C不断下降;同一时间下,应力水平S高,影响系数C大;应力水平S低,影响系数C小;在一定的腐蚀疲劳条件(时间、应力水平)下,可求出任一给定可靠度p时的Cp值和疲劳寿命预测值.

基于损伤检测的腐蚀疲劳寿命预测概率模型

建立了飞机结构腐蚀疲劳寿命预测的4阶段概率模型,结合腐蚀疲劳损伤检测结果,通过检测的灵敏度和准确度2个随机变量来描述检测技术的可靠性;建立了检测后的修正腐蚀疲劳寿命预测概率模型,通过对比分析修正前后的腐蚀疲劳寿命分布,得出腐蚀损伤尺寸的检测结果。对腐蚀疲劳寿命的评估影响很大,并且检测技术越可靠,寿命评估越准确。

航空铝合金预腐蚀疲劳寿命退化规律

航空铝合金材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过采用扫描电镜及疲劳寿命测试等方法,研究了不同预腐蚀损伤对2xxx铝合金在不同应力比下疲劳寿命的影响,探讨了预腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生扩展的影响机理.结果表明:预腐蚀损伤对2xxx铝合金材料疲劳寿命的影响显著,材料的疲劳性能随着腐蚀损伤程度的增加而明显下降.同时建立了预腐蚀损伤对材料疲劳极限的影响系数C-T-R模型,材料疲劳极限的影响系数C随着预腐蚀时间的增加或者应力比R的增加而变大.断口分析表明,预腐蚀损伤的存在导致裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹萌生由单源转变为多源,并且均萌生于腐蚀坑处.

地铁工程钢筋混凝土梁疲劳损伤演化和寿命预测模型研究

针对地铁工程钢筋混凝土结构服役期间疲劳现象和腐蚀问题,以应力水平(0.6、0.7、0.8)、杂散电流强度(10、20、30、40 V)和氯离子浓度(2.5%、3.5%、5%、10%)为主要变化参数,使用荷载控制对预腐蚀开裂后钢筋混凝土梁进行了腐蚀-四点弯曲疲劳试验模拟,并获得了杂散电流、氯离子和疲劳荷载作用下试验梁跨中挠度变化规律。试验结果表明:各个试验梁的挠度发展过程大致相似,均大致呈现出三阶段的“S”形特征。基于试验梁跨中挠度演化规律,建立了杂散电流、氯离子和疲劳荷载共同作用下钢筋混凝土试验梁挠度演化半经验解析模型,模型参数与材料属性、腐蚀环境和荷载等试验条件有关,并由试验确定。在此基础上进一步提出了模拟地铁服役环境下钢筋混凝土梁疲劳寿命预测模型和损伤演化模型,从而可以避免进行大量的疲劳试验。借用该模型预测杂散电流、氯离子和疲劳荷载共同作用下试验梁的疲劳寿命,并与试验结果进行对比分析,发现预测值与试验结果吻合良好,进一步证实了方法的可行性和有效性。

LC4CS铝合金和 30CrMnSiNi2A钢在大气环境预腐蚀后的疲劳曲线

使用铝合金ＬＣ４ＣＳ和高强钢３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ作为模拟疲劳试验件，在大气腐蚀环境中长期放置１～１５年后做疲劳试验，取得不同日历时间下的疲劳特性数据。本文给出０、１、２年的疲劳Ｓ——Ｎ数据，并采用极大似然原理测定出Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线。结果表明，大气环境腐蚀后材料的疲劳寿命下降与日历时间有关。这些曲线是确定受腐蚀金属机件或构件疲劳日历寿命的依据。

预腐蚀温度对铝合金LY12CZ腐蚀损伤及疲劳性能的影响

根据ASTMG34-1标准对铝合金LY12CZ实验件进行了剥蚀实验.研究了预腐蚀温度对铝合金试验件腐蚀损伤形貌的影响,并分析了预腐蚀温度对试验件疲劳寿命的影响.利用试验测量得到的表面腐蚀损伤度数据,建立了不同腐蚀温度下损伤度演化的概率模型,并对其演化过程的特征进行了讨论.最后推导出了温度影响下腐蚀损伤度的预测模型。

化学跑合对表面接触疲劳寿命的影响

化学跑合剂加速跑合过程已有一些文献报道，但在化学跑合对表面接触疲劳寿命的影响方面却还未见有关工作公开发表。因此，在总结齿轮跑合技术的基础上，借助于ＪＰ－ＢＤ１５００型接触疲劳试验机，对用化学跑合剂跑合后的试件表面接触疲劳寿命进行了试验研究，并就化学跑合提高表面抗疲劳磨损能力的原因作了考察、分析与探讨，进而提出了试件表面的接触模型。在给定的试验条件下，较软试件表面用化学跑合剂跑合后的接触疲劳寿命比用普通油跑合和用含磨粒跑合剂跑合后的分别高７０．５５％和３５．０１％，较硬试件表面用化学跑合剂跑合后的接触疲劳寿命比用普通油跑合后的高３９．２１％。研究表明，用化学跑合剂跑合后的表面粗糙度大幅度降低，试件表面形成了一些比较平滑的小凸台，使真实接触面积明显增大，局部法向载荷大幅度降低，这有益于减少和延缓疲劳裂纹的萌生与扩展，从而提高了试件表面的抗疲劳磨损的能力。

基于腐蚀损伤表征因子的疲劳寿命衰减影响研究

应用MIT(Mean Impact Value)方法对LY12CZ铝合金试件疲劳寿命产生影响的腐蚀损伤表征因子进行筛选,得到了对疲劳寿命衰减影响较大的5个腐蚀损伤表征因子。定义了腐蚀疲劳寿命累积衰减函数与疲劳寿命衰减速率函数,建立了寿命累积衰减模型,验证了该模型的准确性,并以腐蚀损伤表征因子和腐蚀累积衰减函数为数据样本,用BP神经网络、自适应滤波的LMS算法分别预测了不同年限下的疲劳寿命。与实验测得的疲劳寿命数据对比后得出,BP神经网络、LMS方法计算产生的误差在工程上可以接受。

LC4CZ铝合金机场环境下点蚀萌生疲劳裂纹行为研究

为获取LC4CZ铝合金机场环境下点蚀损伤萌生疲劳裂纹行为规律,开展了LC4CZ试件模拟机场环境、点蚀周期分别为10y和15y的加速点蚀试验,在此基础上进行预点蚀试件常幅载荷条件下分阶段疲劳试验,采用扫描电镜对分阶段试件断口进行观测并进行统计分析。研究发现,点蚀损伤程度对试件疲劳寿命有较大影响,两种点蚀周期下的疲劳寿命降低系数分别为4.3和5.8。30个预点蚀试件断口观测到的147条疲劳裂纹全部由蚀坑萌生,大都位于蚀坑底部且萌生周期短暂。两种腐蚀周期下的疲劳裂纹萌生初期的平均尺寸分别为21μm和33μm,在尺寸上属于短裂纹。随着疲劳循环数增加,两种点蚀周期下观测到的裂纹数量分别由21条和27条减少为15条和24条,多个裂纹之间存在干涉、合并行为。

军用飞机结构日历寿命相关问题的思考

本文系统分析了军用飞机日历寿命早于飞行小时寿命先到的原因,指出了现役飞机结构延长日历寿命过程中应该加强结构综合损伤变量选取、服役结构疲劳品质变化规律、材料-环境-时间与损伤度数据库、老龄飞机腐蚀损伤演化规律、防腐体系有效性的加速腐蚀试验及失效分析方法、飞机结构腐蚀损伤检测技术、腐蚀对结构完整性的影响、对老龄飞机维护和检查时应考虑退化因素等关键问题的研究,并提出了相应的解决思路。

自然腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳应用性能试验研究

在海岸与近海结构工程中被广泛应用的钢筋混凝土构件,由于长期处在有海水腐蚀、干湿交替和循环荷载的严酷环境中,导致钢筋因侵蚀结构严重损伤。本文对6根钢筋混凝土试验梁进行了腐蚀与循环荷载作用下的疲劳试验研究,循环荷载幅值设计为2%~40%P u和2%~60%P u两种,对试验梁在大气环境中、淡水环境中和海水腐蚀环境中疲劳破坏情况进行试验探索,研究在三种环境与循环荷载作用下钢筋混凝土构件的力学性能及刚度损伤演化规律,同时分析了破坏形态、裂缝宽度、挠度的发展规律和疲劳寿命。结果表明:腐蚀与循环荷载共同作用下,短期内腐蚀溶液不会对梁内部钢筋造成显著影响从而降低耐久性;在循环次数达到一定范围内,试验梁耐久性降低42%,其中两个试验梁在循环荷载上限为0.6P u时的耐久性分别降低54%和37%。

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的 S-N曲线已基本完备 ,但是考虑腐蚀环境影响的 S-N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后 ,LY1 2 -CZ铝合金材料的 S-N曲线随日历年限的变化规律。首先 ,将试件暴露于加速腐蚀环境中 ,进行 0年、3年、8年和 1 3年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明 :腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低 ,而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的 S-N曲线具有较强的非线性 ,本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练 ,建立了日历腐蚀环境下材料 S-N曲线的 BP模型 ,仿真结果与试验结果吻合较好。

腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的分析方法

依据海军现役飞机的腐蚀环境特点及结构件腐蚀损伤深度拟合规律 ,采用应力场强法和局部应力应变法分别对疲劳缺口系数Kf 及疲劳寿命计算模型进行了分析 ,提出了一种腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的评定方法。该方法以室温大气环境下的寿命评定结论为依据 ,考虑了结构件腐蚀损伤后潮湿空气、盐雾、盐雾 +SO2等环境介质对疲劳寿命的影响 。