基于裂纹扩展的锈蚀拉索疲劳寿命评估

将平行钢丝索视为一个多裂纹竞争的串-并联模型,通过点蚀不均匀系数确定锈蚀钢丝的初始裂纹尺寸.基于疲劳裂纹扩展速率模型各参数的概率分布,采用疲劳失效全过程Monte-Carlo模拟法计算了不同断丝率下拉索的疲劳寿命,并通过试验数据对计算结果进行了验证.结果表明:拉索断丝率随疲劳次数增加符合幂级数的增长规律,当拉索的断丝率达到10%之后,拉索的断丝率迅速增长而失去抵抗疲劳荷载的能力.纤维束模型中串联钢丝单元划分越多,拉索的疲劳寿命越短,但这种趋势会随着钢丝单元数的增加而逐渐趋于稳定.锈蚀拉索的疲劳寿命服从Weibull分布,点蚀效应缩短了钢丝裂纹萌生寿命,随锈蚀程度的增加,拉索疲劳寿命均值大幅下降,变异性减小,其抗疲劳性能快速劣化.通过雨流计数法将随机荷载历程转化为疲劳荷载谱块的重复作用,基于钢丝的腐蚀发展规律计算了不同腐蚀程度拉索的疲劳寿命,建立了随机荷载作用下拉索腐蚀程度与疲劳寿命劣化之间的关系模型.根据P-dcN曲线可对锈蚀拉索服役期的疲劳可靠性进行评估,应用时需要准确掌握拉索钢丝的缺陷或腐蚀细节信息.

飞机谱载下铝合金锪窝孔结构腐蚀疲劳研究

通过战斗机谱载下7475-T761铝合金紧固孔试件空气与3.5％NaCl环境中的疲劳试验和断口分析,得到了相应结构疲劳全寿命和孔边角裂纹的裂纹长度-寿命数据.通过三维有限元分析得到了孔边角裂纹的应力强度因子.采用我们新近发展的三维疲劳寿命分析软件,基于材料裂纹扩展基准曲线和一组直通孔实验数据,对锪窝孔结构角裂纹的疲劳和腐蚀疲劳扩展寿命进行了预测.结果表明,提出的基于三维断裂力学的寿命预测方法和软件对复杂结构的全寿命有精确的预测能力,比传统的局部应变法优越,可适用于复杂环境下三维结构的疲劳寿命分析.

3．5％NaCl水溶液腐蚀环境中冷胀孔抗疲劳强化效果的试验研究

在对以１２ｍｍ厚的７４７５－Ｔ７６１铝合金板为基材的常规制孔（铰孔）与冷胀孔（孔壁挤压）进行的腐蚀环境（３．５％ＮａＣｌ溶液）和随机谱载联合作用下的成对对比试验结果表明，冷胀孔的抗腐蚀疲劳性能比普通孔好得多。由试验结果的统计处理知，９５％置信水平下冷胀孔在３．５％ＮａＣｌ溶液中的平均疲劳寿命比常规制孔的提高２．３６倍到４．１６倍。因此，在飞机和其他结构的关键部位，采用冷胀孔技术是一种提高腐蚀环境下结构疲劳性能的行之有效的方法。

随机变幅荷载作用下焊接节点海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验

本工作采用国产海上平台用钢的T型和十字形板状焊接节点试件,模拟导管架臂节点的弯曲受力状态,在随机变幅荷载下进行了海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验,分别测得在海水自由腐蚀和阴极保护条件下的(~—da/dN)-AK^(NM)关系曲线。对于十字型焊接节点试件,根据试验测得的裂纹扩展速率曲线,用断裂力学方法对其海水腐蚀疲劳裂纹扩展寿命(有阴极保护)进行了估算,估算得到的裂纹扩展寿命曲线与试验数据,以及用线性累积损伤理论估算的寿命曲线,进行了分析比较和讨论。

基于EIFS和P-M的海底管道腐蚀疲劳寿命预测

鉴于腐蚀疲劳损伤的特殊性,研究了点蚀过程和腐蚀疲劳裂纹扩展过程。基于等效初始缺陷尺寸(EIFS)和线性累积损伤理论(P-M)方法,消除了点蚀形核、蚀坑生长及腐蚀疲劳短裂纹扩展对腐蚀疲劳寿命预测的影响;避免了基于单点蚀坑建立的腐蚀疲劳寿命预测表达式的弊端;合理地简化了随机荷载下腐蚀疲劳寿命的预测流程。利用现有试验数据,对基于EIFS和P-M方法建立的腐蚀疲劳寿命预测表达式进行了模型验证。结果显示,所提模型的有效性和合理性得到了验证,为工程实际中海底管道的腐蚀疲劳寿命预测提供了一种可行方法。