航空有机玻璃的疲劳性能

通过对航空有机玻璃进行拉伸疲劳试验得到了不同应力水平下的拉伸疲劳S-N曲线以及条件疲劳强度,研究了应力比对有机玻璃拉伸疲劳性能的影响。结果表明:该有机玻璃在应力比为0.4,0.1,-0.1条件下的疲劳强度分别为63.0,57.3,48.4MPa,其对应的拉伸疲劳S-N曲线随着应力比的增加整体上移;在相同应力水平下,应力比越大,该有机玻璃的拉伸疲劳寿命越长。     

基于损伤容限设计的机体金属材料力学性能综合表征与评价

随着结构耐久性和损伤容限设计概念的引入,机体结构设计选材越来越注重材料的损伤容限特性.考虑到材料的使用应力,提出用稳定裂纹扩展阶段da/dN-3ΔK/σb曲线来表征材料的损伤容限特性.对航空常用金属材料的分析结果表明,采用这种表征方法能较为全面地反映材料的损伤容限特性.建立了材料使用应力与疲劳寿命和裂纹扩展寿命的关系图,此图可以用来综合评价材料的静强度、疲劳和损伤容限特性,提高选材的准确性,也可由结构设计要求提出材料的性能指标来指导新材料的研制.     

航空有机玻璃拉伸疲劳试验方法的研究

一、前言 有机玻璃用作飞机透明座舱材料已有几十年的历史了。随着航空的发展,要求材料具有耐疲劳特性,以保证飞行安全。有机玻璃在常温下是一种脆性材料,在动载荷作用下易产生银纹和裂纹等缺陷。这些缺陷的产生危及材料的安全使用。所以近年来国外飞机座舱逐渐采用疲劳设计思想。目前国内几个主要机种也将采用疲劳设计,用材料的疲劳试验数据作为估算新机座舱寿命和老机座舱延寿的重要根据之     

温度与加载应力对双轴取向聚甲基丙烯酸甲酯蠕变行为的影响

考察了不同试验温度下YB-DM-11航空有机玻璃的拉伸性能,基于拉伸性能研究结果,在加载应力不超过对应温度下有机玻璃屈服强度的情况下,研究了蠕变温度和加载应力对有机玻璃蠕变行为的影响。结果表明,温度从25℃升至115℃,有机玻璃的屈服强度从85.69 MPa下降到9.89 MPa,降幅达88%。有机玻璃蠕变行为是温度、应力耦合作用的结果,升高温度或增加加载应力均能较大地提高有机玻璃的蠕变速率;通过降低蠕变温度或减小加载应力能有效地将有机玻璃蠕变过程控制在前2个阶段。采用广义蠕变方程和有效时间理论的蠕变模型对YB-DM-11航空有机玻璃前2个阶段的蠕变曲线进行拟合,所得拟合曲线与实验结果具有较高的重合度。     

采用应力场强法对某型航空发动机压气机轮盘的疲劳寿命评估及试验研究

采用应力场强法对某型航空发动机压气机轮盘疲劳寿命进行了评估,对如何确定场径的大小、应力场拟合,以及应力场强因子计算等步骤进行了详细的讨论。基于该轮盘的全尺寸件开展了疲劳寿命试验。试验结果显示,采用应力场强法进行疲劳寿命评估的结果具有较高的精度,相对于传统的名义应力法具有显著的优越性。     

交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展有限元分析

为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题,利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析,并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明:静力加载模型中,圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa,有限元结果与试验结果较为接近;裂纹最深点△K_Ⅱ和△K_Ⅲ值较小,△K_eff与△K_Ⅰ几乎完全相等,裂纹扩展寿命主要受△K_Ⅰ值的影响;远离裂纹端点处各点的△K_Ⅰ值呈现出M形状;Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△K_Ⅰ值比有限元结果大,利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。     

单轴拉伸状态下橡胶隔振器的疲劳寿命预测研究

针对橡胶隔振器疲劳寿命预测问题,基于哑铃型橡胶材料试片的疲劳寿命试验数据,建立橡胶隔振器的疲劳寿命预测模型,进而提出橡胶隔振器疲劳寿命预测的研究方案。设计了一哑铃型橡胶试片进行拉伸疲劳试验,实测其疲劳寿命数据并以最小二乘法拟合了该试片疲劳寿命的幂函数预测模型。再通过有限元方法计算了橡胶隔振器的三种常见的疲劳寿命评价参数：对数主应变、柯西主应力和应变能密度,最后将橡胶隔振器的疲劳寿命预测值与实测值进行比对。结果发现：当疲劳失效标准静为刚度降级25%时,三种疲劳寿命评价参数均能较好地拟合成幂函数疲劳寿命预测模型,对数主应变的预测值较为接近实测值、应变能密度参数的预测值约为实测值2倍左右、柯西主应力预测寿命的可靠性验证系数均接近5,且三种疲劳损伤评价参数的疲劳寿命拟合曲线形状均较为相似。     

有机玻璃疲劳和断口会议在蓉举行

航空工业部首次航空座舱有机玻璃疲劳和断口技术会议于5月6日至12日在成都举行。来自空军、高等院校和部属厂所等22个单位,67名代表参加了会议。会上,举办了有关的技术讲座,并宣读了十篇技术报告,内容包括疲劳试验的原理,数据处理,试验方法,试验机,有机玻璃及其典型试验件的疲劳试验、断口形貌显示,以及裂纹扩展速率等。会议对今后的工作安排进行了研究和讨论,并制定了统一的工作计     

预腐蚀铝合金典型螺栓单搭接件疲劳寿命研究

模拟飞机服役环境,对航空LY12 铝合金板材典型螺栓单搭接试验件做了预腐蚀试验,然后通过疲劳试验得到了未腐蚀试验件和预腐蚀后试验件的疲劳寿命。通过对试验件分解检查,分析了腐蚀对航空LY12 铝合金典型螺栓单搭接件的影响。建立了考虑腐蚀影响的基于断裂力学的沉孔螺栓搭接件疲劳寿命计算模型,对预腐蚀搭接件的疲劳寿命进行了计算和分析。结果表明:螺栓孔附近和搭接面腐蚀较表面其他部位严重,腐蚀产物的膨胀作用下产生了“枕垫效应”;计算模型得到的疲劳寿命与试验寿命吻合较好,其中模型1 最大相对误差为36.7%,模型2 的最大相对误差为25.7%。搭接件不同的腐蚀程度要选择不同的计算模型才能得出精确的结果。在分析较严重的腐蚀对搭接件疲劳寿命影响时,应考虑搭接面的多腐蚀损伤。     

钢丝绳拉伸疲劳寿命仿真分析与试验研究

为研究钢丝绳在拉伸载荷下的疲劳寿命预测问题,以6×36 WS结构钢丝绳为研究对象,建立了钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸载荷下的应力分布。对仿真结果中应力最大的钢丝进行拉伸疲劳试验,得到钢丝试件的载荷寿命曲线。在此基础上进行了钢丝绳疲劳寿命的仿真分析,并通过钢丝绳的疲劳试验进行了验证。钢丝绳疲劳仿真结果表明,在轴向拉伸载荷作用下,最大应力位于相邻两个绳股接触区域,对应的此处区域疲劳寿命最短。钢丝绳疲劳寿命仿真与试验结果具有较好的吻合度,由仿真数据拟合的载荷寿命曲线为钢丝绳疲劳寿命的预测提供了依据。     

基于均方误差修正的渗碳12CrNi3钢疲劳强度预测模型

为对渗碳12CrNi₃合金钢提供一种安全可靠的高周疲劳强度预测方法,本文利用高频疲劳测试机,在10⁴～10⁸循环周次内对渗碳12CrNi₃合金钢疲劳试样开展应力比为-1的高周疲劳实验。采用灰色估计法对渗碳12CrNi₃钢疲劳数据的威布尔W(α,β,γ)参数进行评估,并通过估算的威布尔参数,进一步确定渗碳12CrNi₃合金钢强度预测模型的参数。考虑应力-寿命关系,结合疲劳数据的威布尔分布规律,建立了失效概率为1%时的渗碳12CrNi₃合金钢高周疲劳强度预测模型。从预测疲劳强度安全可靠性出发,通过均方误差(MSE)方法对模型进行修正,并将修正后模型99%MSE下界线与渗碳12CrNi₃合金钢疲劳寿命P-S-N曲线(不同存活率P的S-N曲线)进行对比,研究发现12CrNi₃合金钢疲劳寿命数据点均位于模型99%MSE下界线内,预测结果很好。研究表明,在以渗碳12CrNi₃合金钢...     

轴承用20CrMoH钢S-N疲劳曲线的拟合

为了合理并高效地设计20CrMoH钢轴类零件的安全服役应力,根据轴类零件使用工况用标准旋转疲劳试样进行了旋转弯曲疲劳试验,并采用Parabola曲线模型拟合了中寿命区到长寿命区的中值S-N曲线以及在0.1%失效概率和95%置信度条件下的P-S-N曲线,最后利用疲劳应用统计学,对线性数学模型和Parabola曲线模型两种拟合方法进行了对比。初步研究发现:无论是在50%失效概率还是在0.1%失效概率、95%置信度条件下,与线性数学模型拟合方法相比,Parabola曲线模型拟合得到的S-N曲线结果均具有较高的相关系数,在中、低应力区有着较为保守的疲劳寿命估计,而在高应力区也更贴近原始数据。     

钢质天线结构风振疲劳寿命估算方法比较研究

根据一屋顶钢质天线结构气弹模型风洞试验结果,计算了疲劳分析关键点处的应力响应功率谱;基于疲劳累积损伤理论在频域上用等效窄带法对钢天线进行寿命估算;同时,根据关键点处的应力响应功率谱,用Monte Carlo方法模拟了应力时程响应,并用雨流法对应力时程响应进行计数,用Goodman法则考虑平均应力的影响后得到应力范围出现的概率,然后拟合了应力范围的概率密度函数,对天线进行寿命估计.结果表明,采用两种方法估算的结构风致疲劳寿命相近;平均风对结构的疲劳寿命影响很小.     

基于劲度模量分析的橡胶沥青混合料疲劳寿命研究

为了准确地预测橡胶沥青混合料的疲劳寿命（N_f）,分析N_f与劲度模量衰减量（SMD）、劲度模量衰减量相对变化率（SMDR）的相关性,根据累积劲度模量衰减量相对变化率（CSMDR）分别建立了其与疲劳荷载次数的函数关系式和损伤模型,基于SMDR与损伤演化速率的相关性分析建立了疲劳方程。结果表明:应用SMD不能很好地预测N_f,SMDR表征了产生损伤变形的劲度模量衰减量占总衰减量的比例,可用于损伤演化分析和N_f预测;建立的函数关系式和损伤模型能分别准确地刻画CSMDR的变化特征和非线性损伤演化规律;建立的疲劳方程能准确地预测橡胶沥青混合料的N_f。     

有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析

针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析.考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素.     

基于应力概率密度和功率谱密度法的随机声疲劳寿命预估方法研究

针对航空发动机燃烧室火焰筒结构的声疲劳问题,研究了一种用于随机载荷下结构疲劳寿命预估的有效方法。首先,对薄壁结构在随机载荷作用下的Von Mises应力过程的概率分布作了研究,给出了应力峰值概率密度函数的表达式。基于Miner线性理论,提出了基于应力概率密度和功率谱密度法的随机声疲劳寿命预估方法,并建立了疲劳寿命预估模型。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,在采用耦合的有限元和边界元方法计算出随机声疲劳应力基础上,应用所建立的模型进行了疲劳寿命估算,并对计算结果进行了宽带修正。结果表明,该方法对航空薄壁结构随机疲劳寿命分析具有实用性。     

疲劳裂纹扩展行为的跨尺度分析方法

该文以跨尺度应变能密度因子作为裂纹扩展的控制参量, 建立了跨尺度疲劳裂纹扩展模型。疲劳破坏全过程可用该模型进行统一描述, 而不必划分成疲劳裂纹形成与扩展两个不同阶段, 采用不同的理论分别进行分析。以LY12 铝合金板为例, 采用上述模型, 精确拟合出不同循环特征下的S-N试验曲线。当考虑材料微结构的影响时, 疲劳试验数据的发散性也可拟合出来。研究表明:材料初始缺陷及微结构在疲劳过程中的演化特性, 对于构件的疲劳寿命有显著影响, 是疲劳试验数据发散的主要原因。     

航空用钢丝增强氟塑料软管脉冲载荷下寿命预测方法

钢丝编织增强氟塑料高压软管广泛应用于航空发动机管路系统,以航空用某型号软管为研究对象,结合数值和试验的方法,研究其疲劳寿命性能。基于压力载荷下软管应变测量和钢丝尺度软管精细化有限元分析得到压力-钢丝应力模型,结合应变载荷谱和钢丝疲劳试验得到的钢丝应力寿命模型,对用于航空发动机外部管路中的聚四氟乙烯软管在脉冲载荷下的寿命进行预测,预测结果略有偏大,主要由于脉冲载荷下软管周向应力较大,且脉冲累计会持续增大周向应力,使软管寿命加速损耗,软管在脉冲载荷下疲劳失效形式以斜口破裂为主,与应力分析得到的断裂平面方向一致。     

3238A/EW250F复合材料的弯曲疲劳性能

运用三点弯曲加载方式对3238A/EW250F复合材料的弯曲疲劳性能进行了研究。结果表明:该复合材料弯曲疲劳寿命的分散性较小,所有试验点的疲劳寿命都满足90%置信度的中值寿命;所有试样均在有效部位发生破坏,且试样表面出现分层后,还有较长的一段寿命期;试验测得0°方向铺层3238A/EW250F复合材料的条件疲劳极限以动应力表示为σr=73.2 MPa。     

钴铬合金靶向药物洗脱支架疲劳强度的有限元分析

药物洗脱支架(drug eluting stent,DES)植入血管后的疲劳性能,对冠状动脉支架植入术的成功有着重要影响。利用有限元方法分析支架在使用过程中的应力分布,通过绘制Goodman曲线图分析支架的疲劳强度,并通过计算支架的安全系数来反应支架的安全性。分析发现,支架变形过程中的大应力分布区始终位于支撑体的圆弧部位。Ⅰ型支架和Ⅱ型支架的所有特征点在Goodman曲线图中均位于疲劳极限以下,不会造成支架在使用过程中的疲劳失效。此外,支架的安全系数与支架槽的长、宽、高均成负相关。该分析可为支架的设计提供参考依据。