Analysis of Fretting Fatigue Crack Initiation in a Riveted Two Aluminum Specimen

Based on the existing experiment results, the fretting fatigue contact geometry of a riveted two aluminum specimen was studied using the finite element method. The contact stress fields of the inner and outer contact edges on the two specimen’s up and down surface under different contact friction coefficient and the fatigue loads were analyzed, the influences of the contact friction coefficient and remote stress on crack initiation were discussed. The results were in well agreement with the observations of the existing experiments, that is, the crack initiated places of the first aluminum specimen change from the area of 900 to 450, and the crack initiated places of the second aluminum specimen change from the area of 900 to 1350 with the increase of the friction coefficient and the remote stress.

激光冲击+机械喷丸复合强化对铆接件微动疲劳性能的影响

研究机械喷丸、激光冲击+机械喷丸复合强化2种表面强化技术对铝合金铆接构件微动疲劳行为的影响。利用微动磨损实验机、疲劳实验机、X射线衍射仪、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电镜等设备,测试表面强化技术对铝合金表面完整性、耐磨性、疲劳性能和微动损伤特征的影响。结果表明:机械喷丸、激光冲击+机械复合强化均可提升铆接件微动疲劳性能,机械喷丸提高12倍,复合强化提升5.4倍。表面强化处理改变疲劳裂纹源位置,原始件裂纹萌生于铆接件圆孔30°左右,喷丸强化后裂纹在圆孔接近90°位置萌生。复合强化的残余压应力层深度为1.00 mm,远大于机械喷丸的0.25 mm。总体上,复合强化效果不理想,这是由于激光冲击技术不便于在小尺寸的铆接孔实施,同时强化过程连接孔变形,影响服役性能。

含裂纹铆钉搭接板的权函数法与扩展寿命分析

铆钉搭接结构是典型的多位置损伤敏感结构,容易在多个铆钉孔边萌生疲劳裂纹,进而威胁飞机结构安全。由于裂纹个数、位置和大小随机多变,铆钉与平板间存在复杂的接触关系。为高效、准确计算多铆钉搭接板的应力强度因子以进行裂纹扩展寿命分析,提出针对搭接结构复杂裂纹问题的权函数分析方法。首先,对多铆钉搭接板的复杂裂纹构型进行合理简化分类,利用其对应的权函数求解应力强度因子。然后,采用有限元分析计算含裂纹多铆钉搭接板的应力强度因子以验证权函数法的计算精度。最后,将经验证的权函数分析方法结合Paris裂纹扩展公式,对铆钉搭接结构进行疲劳裂纹扩展分析,并通过试验验证分析方法的有效性。结果表明,采用权函数法计算的应力强度因子与完全采用有限元方法计算的应力强度因子的相对差别小于5%,分析预测的裂纹扩展寿命与试验结果吻合良好,且计算效率比完全采用有限元法快3个数量级,进而为铆钉连接结构孔边裂纹的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析提供了一个有效方法。

基于脉冲涡流的多层金属铆接结构孔周裂纹缺陷检测仿真

脉冲涡流(PEC)检测技术由于其深层缺陷检测能力和高灵敏度等优点,被应用于多层铆接结构内部缺陷的检测中。为了研究PEC矩形传感器的尺寸参数对多层铆接结构孔周裂纹缺陷检测性能的影响,采用有限元仿真软件COMSOL构建PEC矩形传感器的三维仿真模型,根据PEC在多层铆接结构中的分布规律,通过数值仿真研究探头结构参数以及中心轴偏移量对检测效果的影响。仿真测试结果表明:矩形探头长宽高尺寸比例在1:1.25:1.25时检测灵敏度最高,适宜多层铆接结构的孔周裂纹检测。同时发现,为了保证足够的检测灵敏度,在垂直裂纹缺陷的方向上,偏移量应小于1 mm,在与缺陷平行且重合的方向上,偏移量应小于0.2 mm。该研究结果为多层金属铆接结构孔周裂纹检测传感器尺寸参数设计提供依据。

氧化锡整体触头钉脚铆接开裂有限元分析

氧化锡整体触头在铆接过程中经常发生钉脚开裂问题。通过分析氧化锡整体触头铆接前钉脚结构,查找铆接后产生开裂的原因,并应用有限元工具模拟仿真氧化锡整体触头铆接前钉脚形状与铆接后钉脚开裂的关联性,与现实情况下铆接后钉脚开裂情况进行比较。结果表明,氧化锡整体触头铆接前钉脚部位形状的不同会引起钉脚铆接不同程度的开裂,解决此类开裂的问题要从钉脚结构上进行改善。

基于超声检测技术的铆钉缺陷信号特征研究

针对飞机进气道铆钉松动及断裂脱落打坏发动机等问题,该文通过使用D70超声波检测仪和频率为20 MHz、晶片尺寸为3.175 mm带延迟块的直探头以及用于调整探伤仪灵敏度的Ф4 mm、Ф4.5 mm、Ф5 mm铆钉人工缺陷对比试块,对比试块上人工缺陷位于铆钉头根部,用于验收的人工缺陷深度为0.6 mm,对多架次飞机进气道铆钉质量进行检测,得到不同状态铆钉的一系列超声波信号数据,总结裂纹缺陷回波与不同类型非缺陷回波的信号特征及其产生原因,有效实现进气道铆钉疲劳裂纹的检测,并及时更换有缺陷的铆钉,可以有效避免铆钉脱落打坏发动机的安全事故,最后为进气道铆钉超声检测提供参考,降低错探、误判的概率。

铝钢胶铆接头单搭接连接的热疲劳裂纹特征与失效机理研究

铝钢胶铆接头是一种常见的异种材料连接方式,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。铝钢结合处因材料性质差异及工艺复杂性,容易在热疲劳环境下产生裂纹,影响整体结构的可靠性与安全性。系统研究了铝钢胶铆接头单搭接连接在热疲劳环境下的裂纹特征与失效机理,通过详尽的实验设计和理论分析,并对接头的寿命预测及优化措施提出了具体建议,以增强其在实际工程应用中的热疲劳抗性能。

铁路旧钢桥中疲劳裂纹扩展寿命的研究

本文应用疲劳断裂理论，通过对旧钢桥钢材性能和铆接中裂纹尖端应力强度因子的试验，研究了铁路旧铆接钢桥疲劳裂纹扩展寿命。由于旧铆接钢桥的使用应力水平较低，虽然材料的断裂韧性较差，但杆件中出现可见裂纹后，在其扩展至临界尺寸以前，杆件仍能承受相当多的荷载循环次数。这便说明旧铆接钢桥虽已使用了数十年以上，但仍有相当大的利用价值。

环氧树脂增韧研究

综述目前环氧树脂增韧的几种最新机理,如分散相的撕裂和塑性拉伸、钝化基体树脂裂纹、裂纹钉铆、逾渗理论及其他几种增韧机理。探讨了橡胶弹性体、热塑性树脂、柔性链段固化剂、刚性纳米粒子、热致液晶(TLCP)、核-壳结构(CSP)、互穿网络(IPN)等增韧环氧树脂的方法及其相应机理,并指明了今后环氧树脂增韧研究发展方向。

大型薄壁铸件铆接裂纹原因分析

某飞机上的一大型薄壁铸件在与蒙皮铆接时多次发生开裂,造成严重的安全隐患。通过对故障件进行的断口宏、微观检查,金相组织分析以及相关工艺试验,经综合分析讨论,明确了铸件铆接时出现裂纹的原因。结果表明:该零件铸造时变质处理不充分,材质塑性差,降低铆接时承受冲击的能力是导致开裂的主要原因,零件装配存在应力也是导致开裂的重要因素。

TA1钛合金自冲铆接头力学性能及微动行为

本工作以TA1自冲铆接头为研究对象,基于拉伸-剪切和疲劳试验分析了接头的力学性能,并采用扫描电镜从微观层面研究了接头的拉伸-剪切失效机理、疲劳失效机理及微动行为。结果表明:拉伸-剪切失效模式为铆钉腿部从下板拉脱,铆钉颈部存在不同程度的断裂。疲劳失效模式主要为上板断裂失效,其疲劳极限约为1.18kN。疲劳裂纹从上板与铆钉头接触部位萌生,在持续微动磨损及疲劳循环应力作用下,沿板厚和板宽方向不断扩展,直至接头疲劳断裂。微动磨损的剧烈程度直接影响接头疲劳失效模式。上板与铆钉头接触区的微动磨损源于板宽W区域,随着微动过程的不断进行,逐步向板长L区域扩展。

自冲铆接中微动的研究概况

介绍了自冲铆接技术及自冲铆接,微动的破坏机制,在受到循环载荷的作用下,自冲铆接连接表面易产生微动磨损。可从结构、增加材料接触表面强度、降低摩擦系数和材料匹配等方面提高铆接材料的抗微动损伤能力,降低微动损伤。

自冲铆接疲劳强度的研究概况

由于在铆接孔孔壁处有较多毛刺,导致在自冲连接中被冲孔的面上的裂纹较容易扩展,是疲劳失效的主要形式.自冲铆接疲劳裂纹的扩展是决定整个疲劳寿命的重要组成部分,特别是对于自冲铆接这样有冲孔缺陷的连接结构来说,裂纹扩展寿命更为重要.分析了影响自冲铆接疲劳强度的主要因素是材料的性能、铆接点的质量,并得到自冲铆接疲劳各个阶段变化机理.

某型机进气道唇口裂纹问题

通过对某型机铸件进气道唇口装配过程和唇口材料性能的分析,研究唇口裂纹产生的原因,并提出采用电磁铆接技术的方案。针对唇口的结构特征和电磁铆枪的特点,提出在铆枪前加装U型铆接头。为防止铆枪回调碰撞铆接件,设计了连接头。通过实验,获取了唇口电磁铆接工艺参数,成功地解决了进气道唇口裂纹问题。

铆螺钢冷镦开裂的分析和精炼工艺的改进

采用铁水预处理-LD-钢包吹氩工艺生产铆螺钢，通过对0．23％C-0．69％Mn铆螺钢冷镦开裂组织和夹杂物的扫描电镜和能谱分析得出，钢中存在多种元素复合夹杂物是铆螺钢冷镦开裂的主要原因。通过将钢包底吹氩压力由0．3MPa提高到0．6—1．0MPa，并由原工艺吹氩1min后软吹氩、总吹氩时间为3min改为吹氩3min后软吹氩、保证总吹氩时间≥6min，同时改进中间包烘烤工艺减少MgO夹杂，从而有效地避免了铆螺钢冷镦时的开裂现象。

镁合金自冲铆连接技术研究现状

镁合金具有密度小、比强度高等优点,在汽车车身中的应用越来越受到重视,能实现汽车轻量化。自冲铆作为一种机械连接技术已被广泛用于汽车结构中的铝合金、异种材料的连接。然而,镁合金的自冲铆连接比较困难因为室温下镁滑移系少、延展成型性能差。为了抑制裂纹在镁合金自冲铆连接中生成、改善镁合金自冲铆连接接头性能,最近开发了激光辅助加热、原位感应加热镁合金自冲铆连接技术。主要介绍了辅助加热自冲铆连接工艺方法的提出背景、工艺特点以及所得到焊接接头的主要性能。

飞机铆接壁板疲劳损伤的声发射检测

利用声发射技术对飞机铆接壁板疲劳状态进行了检测试验。采用声发射参数滤波和空间滤波的方法在强噪声环境下获取有效声发射信号,通过对采集的主要声发射信号特征参数进行趋势分析,空间定位分析和组合滤波分析,获得了疲劳裂纹萌生的时间及其扩展的情况。结果表明,声发射技术能够准确预测壁板结构疲劳裂纹的萌生和扩展,为飞机壁板结构的疲劳和损伤容限设计提供了参考。

铆钉连接件细节应力分析及疲劳裂纹形成寿命预估

首先建立简化的力学模型模拟复杂的铆钉连接件结构,并用有限元软件对所建立的模型进行细节应力分析。然后利用损伤力学守恒积分原理得到计及损伤耦合效应的集中应力表达式。在此基础上,根据由热力学原理导出的以损伤驱动力表示的损伤演化方程,给出裂纹形成寿命与载荷关系的解析表达式。进一步,按照某种材料的部分标准试件的中值疲劳曲线拟合损伤演化方程中的材质参量,并利用同类材料的其他标准试件的中值疲劳曲线进行寿命预估方法验证。最后,给出了国产某型客机危险部位具有不同存活率的疲劳裂纹形成寿命。

两种新型铝锂合金铆接结构细节疲劳额定强度研究

针对飞机蒙皮铆接搭接结构,通过疲劳试验研究得到了两种新型铝锂合金Al-Li-S-4和2198-T8试件的细节疲劳额定值(DFR),同时借助扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。研究结果表明:Al-Li-S-4铆接结构的DFR值为102.24 MPa,2198-T8的DFR值为83.09 MPa,前者的铆接疲劳性能优于后者;两者疲劳断口有较大差异,前者断口比较平坦而后者相对粗糙,前者疲劳条纹更加细密,疲劳条带间距更小。

座舱玻璃钉孔裂纹图像测量

主要介绍了在战斗机座舱玻璃钉孔裂纹检测技术中,利用摄像头获取钉孔裂纹图像,通过图像测量和图像处理方法,实现裂纹图像的分割和检测,并通过计算得到裂纹的真实尺寸及相应角度参数。