使用环境下民机机翼蒙皮对接结构疲劳分析

对民机机翼蒙皮对接结构进行使用环境下的疲劳分析.根据结构典型使用情况,采用细节模拟试件实验室加速腐蚀试验测定细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)地面停放腐蚀影响系数和空中腐蚀疲劳影响系数;采用腐蚀条件下的DFR方法对结构进行疲劳分析,得到疲劳裕度.在此过程中建立处理实际结构复杂使用环境的方法及由细节模拟试件试验得到的DFR腐蚀影响系数确定结构使用环境的DFR腐蚀影响系数的方法.采用机翼蒙皮对接部位模拟试件,设计完成指定使用情况所对应的预腐蚀一腐蚀疲劳交替验证试验,试验结果与分析结果基本一致,该使用环境下的疲劳分析方法可行.     

腐蚀条件下结构耐久性分析的经济寿命修正方法

为进行腐蚀条件下飞机结构耐久性分析,考虑地面停放预腐蚀和空中飞行腐蚀疲劳的影响,提出经济寿命腐蚀影响系数,将腐蚀条件下的飞行小时数向室温大气环境进行等损伤折算,修正室温大气环境下的经济寿命评定结论得到腐蚀条件下的经济寿命,简化腐蚀条件下结构耐久性分析过程.并通过与腐蚀条件下概率断裂力学方法的对比,验证该方法的适用性.     

某型飞机典型疲劳关键件加速腐蚀条件下 C-T曲线的测定

针对某型飞机典型疲劳结构模拟件开展加速环境谱及加速腐蚀试验技术探索性研究.根据腐蚀损伤等效原则,给出试验室加速环境下与外场使用环境下的腐蚀当量关系,对预腐蚀不同时间后的模拟件进行载荷谱疲劳试验,获得了腐蚀影响系数C随地面停放年限T的变化曲线,为确定该结构日历寿命提供依据.     

预腐蚀疲劳寿命影响系数及S-N曲线研究

针对飞机结构日历寿命评定问题,对预腐蚀疲劳寿命影响系数C和疲劳S-N曲线进行研究.统计分析推导出影响系数C的一般形式,由疲劳试验数据分析结果建立预腐蚀疲劳S-N曲线方程.结果表明, 影响系数C不但与预腐蚀时间T有关,而且与应力水平S有关;在一定的预腐蚀和疲劳条件下,可以建立预腐蚀疲劳S-N曲线与一般环境下疲劳S-N曲线之间的当量关系,为腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命分析和评定提供理论依据.     

预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命影响的试验研究

某型飞机疲劳关键件为30CrMnSiNi2A螺钉连接件,为了进行腐蚀条件下疲劳寿命评定,考虑地面停放预腐蚀的影响,采用周期浸润加速腐蚀试验方法,进行不同预腐蚀时间后在随机谱和两种恒幅谱下的成组疲劳试验.结果表明,疲劳寿命随腐蚀时间的增加而降低;在工程常用的时间范围内,若假定疲劳寿命服从对数正态分布,对数疲劳寿命标准差与预腐蚀时间基本无关;若假设疲劳寿命服从威布尔分布,其形状参数与预腐蚀时间基本无关.并以预腐蚀影响系数C(t)反映预腐蚀对疲劳寿命的影响,研究预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命的影响.     

使用情况差异对民机载荷谱地空地损伤分散性的影响

单次起落平均飞行距离是民机使用情况的主要表征量。它的随机性使得机队中每架飞机的过载超越频次曲线不同和相同过载下的应力不同,从而导致载荷谱的分散。地空地循环是民机疲劳损伤的主要来源,考虑平均飞行距离随机性,着重分析地空地循环载荷的分散,采用蒙特卡罗法模拟其分布参数,并根据结构的S—N曲线计算地空地损伤的分布。结果表明:(1)使用情况差异导致的地空地损伤的分散可以用对数正态分布描述;(2)该分散性主要受飞行距离标准差的影响,均值的影响很小。     

飞机结构腐蚀疲劳分析中的DFR法

通过分析和试验,说明DFR(detail fatigue rating)法在腐蚀疲劳分析中的适用性及其与常规疲劳分析的DFR法的主要差异;给出腐蚀环境中细节疲劳额定值DFRf(t)的定义及其在典型环境中细节疲劳额定值的表达式;在此基础上,简单说明飞机结构腐蚀疲劳作用下产生工程可检裂纹α0的日历年限分析方法,并通过算例说明分析过程.     

航空铝合金腐蚀坑当量化技术

针对2系列预腐蚀损伤航空铝合金材料进行腐蚀坑当量化技术研究,结果表明,在预腐蚀条件下,疲劳裂纹起始于腐蚀坑底部并呈辐射状向内扩展,降低了材料裂纹萌生寿命。因此,忽略裂纹成核阶段,提出了一种根据面积等效原理将腐蚀坑当量化成半椭圆表面裂纹的当量化处理方法,直接计算材料的疲劳寿命,并利用NASGRO软件验证了腐蚀坑当量化以及基于断裂力学预测材料疲劳全寿命方法的可行性。研究结果为复杂结构件的寿命评估提供了依据。     

腐蚀疲劳交替下2A12-T4航空铝合金的寿命分析研究

基于飞机服役期间经历“地面腐蚀与空中疲劳”的交替损伤模式,考虑载荷间的相互作用,研究了航空铝合金2A12-T4在预腐蚀与“腐蚀+疲劳”交替模式下疲劳寿命的退化与损伤累积规律。同级加载条件下提出利用腐蚀疲劳耦合损伤指数和迟滞载荷用来描述考虑交替腐蚀疲劳损伤模式,用各级疲劳损伤间的相互影响及腐蚀损伤与疲劳损伤在服役工作期间的耦合作用来描述腐蚀、疲劳间的相互促进、加速劣化的现象。基于损伤力学和非线性累积理论,考虑载腐蚀疲劳耦合指数与迟滞载荷对传统的Miner线性累积损伤理论进行修正。建立了飞机结构材料的寿命计算模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比验证。确定了腐蚀实验中的腐蚀耦合损伤,并利用低载锻炼效应理论得出均匀分布的迟滞载荷。计算结果表明,本文提出的寿命计算模型的结果与实验结果比较吻合。     

应力与腐蚀因素对连接件腐蚀疲劳寿命交互作用的研究

在应力控制下分别研究了不同应力,预腐蚀时间对3．5％NaCl溶液中有涂层的LY12CZ铝合金铆接连接件的腐蚀疲劳性能影响的规律。试样结构是根据飞机蒙皮的真实结构设计制成的单剪切连接件,按实际工艺过程进行表面处理。试验结果表明,提高应力和延长预腐蚀时间均会缩短连接件的腐蚀疲劳寿命。应力与环境腐蚀因素对连接件的腐蚀疲劳寿命的影响作用不是简单的叠加关系,而是相互影响的,结果还表明,在无预腐蚀的条件下有涂层连接件在pH值为6的NaCl溶液中的腐蚀疲劳寿命比空气中的寿命要高,并且在高低应力范围内均有此现象,在30MPa下预腐蚀对连接件的疲劳寿命的影响作用比50MPa下预腐蚀对连接件疲劳寿命的作用要明显。