后纵臂的断裂原因分析

汽车在试验场行驶21 000 km后发现后纵臂断裂，该类后纵臂曾多次发生断裂故障。后纵臂在使用过程中受拉、压、扭等复杂载荷。通过对后纵臂进行外观观察，对其断口进行宏、微观观察，并对后纵臂进行金相组织检查、硬度检查及有限元模拟，确认后纵臂的失效性质，并分析其断裂原因。结果表明:后纵臂的失效性质为疲劳断裂；后纵臂的断裂过程为:在压应力作用下后纵臂中间安装孔处首先发生失稳变形，当后纵臂再次受拉时最大应力转移到中间安装孔处，在交变载荷的作用下发生疲劳开裂。适当增加后纵臂的厚度以提高其刚度，厚度增加后的后纵臂未再发生过类似的断裂故障。     

缺陷类型对FGH95粉末高温合金界面开裂行为影响的模拟

为了研究缺陷类型对粉末高温合金缺陷处应力应变分布的影响,通过弹性模量表征,将缺陷分为硬夹杂(弹性模量大于基体)、软夹杂(弹性模量小于基体)、孔洞(弹性模量为0)。用有限元模型模拟了弹塑性条件下不同类型缺陷对缺陷/基体界面应力应变分布的影响。结果表明,缺陷类型对界面附近应力应变分布影响明显。在该研究的基础上,分析了不同类型缺陷的致裂机制,即:当界面粘接强度较低时,界面应力是评价界面附近破坏的主要参量,当界面粘接强度较高时,基体最大主应力和基体最大塑性应变是评价界面附近破坏的主要参量。分析了当界面结合强度较强、较弱(相对于基体)两种情况下,硬夹杂和软夹杂的界面裂纹在外加载荷作用下的演变过程。从断口上观察分析了源区含不同类别夹杂开裂形貌,其开裂行为与模拟结果一致,验证了模拟的有效性。     

DD6单晶合金气膜孔薄壁平板高温持久性能

在980℃/300 MPa条件下，对带气膜孔与无气膜孔的DD6单晶合金薄壁平板试样进行高温持久试验研究与有限元对比计算。结果表明:在相同名义应力条件下，带孔试样的高温持久寿命比无孔试样的高温持久寿命低，分别为69、90 h，气膜孔的存在破坏了试样的几何连续性，导致气膜孔周围应力集中为主要因素。通过断口宏、微观观察发现，无试样的断裂方式为微孔聚集型断裂，断口上分布着大量方形小平面特征；而带孔试样由于气膜孔改变了试样中的应力分布，在气膜孔附近产生了应力集中，当裂纹扩展至试样边缘，试样被瞬间剪断。基于晶体塑性理论建立了蠕变模型，将其编入ABAQUS的UMAT子程序中对带气膜孔和无气膜孔薄壁平板试样分别进行模拟分析，模拟结果显示与试样的断裂位置及形貌吻合，在工程应用条件下该模型是能用于薄壁平板的高温持久断裂寿命的预测。     

弹壳开裂失效分析

对某型H68黄铜弹壳进行检查时发现大量弹壳存在裂纹。通过对弹壳进行宏观和微观观察、能谱分析、金相检验和残余应力测定等,分析了弹壳开裂的原因。结果表明:弹壳的开裂性质为应力腐蚀开裂,其原因是由于收口位置存在一定的残余拉应力,且该位置的晶粒尺寸较大,在外界介质的协同作用下产生了应力腐蚀裂纹。     

轧辊服役损伤行为及失效机制研究

轧辊是轧钢机上的重要零件,每年服役失效后的大修或维修大大影响生产效率、浪费资源乃至经济效益。通过对轧辊的服役损伤行为研究,探讨不同失效模式下的失效机制。结果表明:轧辊服役损伤失效行为主要有剥落、裂纹、断裂,各损伤失效机制均主要为制造、使用以及两者综合作用的结果。其中剥落是由于局部大应力和升温,微裂纹产生于次表面并扩展形成剥落坑;裂纹是热循环应力及塑性应变等因素作用的结果;断裂大多是承受较大外载荷作用,并在轴颈应力集中处或内部近表面缺陷处发生的失效。针对轧辊的不同失效机制分别进行工艺改进和制定合理的检修周期,采用科学有效的检测手段,为有效使用轧辊、提高轧辊使用寿命提供依据。     

航空发动机保险联轴节断裂原因分析

航空发动机保险联轴节在厂内试车和外场使用过程中多次出现断裂故障,严重影响了发动机的使用安全。本研究阐述了电机保险联轴节工作原理,建立了保险联轴节断裂故障树,对可能导致故障的因素进行了系统分析,故障原因主要是保险联轴节存在设计不当、加工精度不高、装配偏斜等问题,针对失效原因提出了改进措施,对发动机保险联轴节断裂排故分析有重要的参考作用。     

主桨叶大梁疲劳断裂断口定量分析研究

主桨叶大梁服役800 h多后发生断裂，当大梁裂纹穿透壁厚时，压力传感器无压差告警，引起后续大梁的持续扩展直至断裂。通过对大梁断口开展宏微观观察和断口定量分析，结合外场飞机载荷谱分析，给出大梁在不同阶段的扩展速率，并通过模拟桨叶裂纹扩展进行验证，获得主桨叶大梁的扩展寿命约为40个起落，萌生寿命为2097个起落，反推效果较好。通过断口定量给出的结果，弥补外场监测不到位的不足，为排故提供方向，为主桨叶大梁寿命评估和设制定检周期服务，可为大梁损伤容限进行评价，当裂纹穿透壁厚压力传感器告警后的损伤容限周期至少为10个起落。     

粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法研究进展和思考

系统分析了国内外在粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法方面的研究进展,如缺陷的来源及对寿命的影响,缺陷对裂纹萌生和扩展的影响,粉末高温合金寿命预测方法和模型.在研究目前国内外寿命预测方法的基础上,结合我国粉末高温合金寿命预测存在的问题,指出必须考虑缺陷特性并对缺陷进行定量表征,建立反映粉末高温合金特点和缺陷特性的寿命预测方法.     

胶接结构破坏模式及失效机理

以航空航天领域应用较为广泛的胶接结构为研究对象,以板-板胶接的拉伸剪切强度为评估指标,通过加速湿热老化试验对胶接结构的破坏模式和失效机理进行了研究。结果表明:胶接结构的断裂性质为韧性断裂,且随着老化时间的增加,其破坏模式为由内聚破坏向内聚破坏+界面破坏转变。在湿热老化试验前期,温度对拉伸剪切试样性能起主要作用,在老化后期,湿度起主导作用。     

飞机金属结构防护层在多因素耦合作用下损伤行为与失效预测模型

模拟飞机中央翼、平尾大轴等部位的基体及其防护层，在紫外、热冲击、低温疲劳、盐雾多因素耦合作用下开展试验，对不同试样的损伤形貌和电化学参量随着试验周期的演变规律进行统计分析。结果表明:损伤主要为颜色变化和鼓泡，损伤形貌的变化与低频下阻抗模值存在一定的对应关系；给出不同失效阶段低频电化学阻抗模值范围以及对应的失效形貌。对国内外防护层失效预测模型进行调研分析，防护层失效预测模型主要有阻抗模值数据处理法、老化动力学模型。分析现有模型存在的局限性，在此基础上，对老化动力学模型进行改进，提出全频率老化动力学模型，并新建立神经元网络失效预测模型。利用铝合金、钢及其防护层在不同实验条件下的实验结果对各模型的预测结果进行比对分析。