腐蚀/疲劳交替作用下2A12-T4铝合金的损伤特性

对2A12-T4铝合金进行腐蚀/疲劳交替试验,探讨了其在腐蚀/疲劳交替作用下的损伤特性。结果表明:腐蚀和疲劳的耦合作用加剧了疲劳寿命的下降,腐蚀坑在垂直于疲劳加载方向上形成表面小裂纹;在腐蚀/疲劳交替作用下,试样断口表面会产生多个疲劳源;腐蚀/疲劳交替试验更接近飞机结构真实的使用坏境。     

5754铝合金钨极氩弧焊和搅拌摩擦焊接头的疲劳性能及断裂机理

分别采用钨极氩弧焊(GTAW)和搅拌摩擦焊(FSW)对10mm厚5754铝合金进行双面同步焊接,对比研究了应力幅为162,135,117,108,99MPa时焊接接头的疲劳性能,并对其疲劳断裂机理进行了分析。结果表明:在指定应力幅下,5754铝合金GTAW接头的疲劳强度明显高于FSW接头的,在50%和95%存活率下,GTAW接头的疲劳强度特征值比FSW接头的分别提高了27%和30%,GTAW接头的疲劳性能优于FSW接头的;GTAW接头与FSW接头的疲劳断裂机理基本相同,疲劳裂纹均起源于接头熔合区的外表面,随着应力幅的降低,疲劳裂纹扩展区在断口中的占比增加,且同等应力幅下GTAW接头疲劳裂纹扩展区的占比高于FSW接头的;同等应力幅下GTAW接头的疲劳辉纹间距比FSW接头的小,GTAW接头的疲劳寿命长于FSW接头的。     

基于腐蚀等级的机场环境下航空铝合金材料疲劳性能研究

通过开展航空LD2铝合金试件的定级加速腐蚀试验和预等级腐蚀疲劳试验,建立该材料腐蚀等级F与其疲劳极限S∞的对应关系函数。在此基础上,以腐蚀等级F相同为腐蚀损伤等效原则,获取机场环境腐蚀与加速环境腐蚀的当量关系系数k,并通过获得的加速腐蚀环境下腐蚀等级F与其疲劳极限S∞的对应关系函数,得到机场环境下航空LD2铝合金材料疲劳极限S∞随其服役日历年限T的对应关系函数。研究发现所建关系函数较为合理准确地反映机场环境下航空LD2铝合金材料疲劳极限S∞随其服役日历年限T的衰减规律,其结果可为飞机结构相关日历寿命评定研究奠定基础。     

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。     

LY12CZ铝合金单轴腐蚀疲劳寿命评估的损伤模型

基于损伤力学基本理论,建立了LY12CZ铝合金试件的腐蚀疲劳寿命预测模型,并利用LY12CZ铝合金进行腐蚀疲劳的验证性试验。结果表明,利用损伤力学基本理论建立的模型所得到的预腐蚀LY12CZ铝合金试件腐蚀的疲劳寿命预测结果与腐蚀疲劳试验结果吻合程度良好,尤其对于应力水平较高的低周疲劳结果预测更为准确。这说明基于损伤力学的铝合金预腐蚀疲劳寿命预测模型合理有效,对LY12CZ铝合金构件的损伤容限评估具有参考价值。     

铝合金结构腐蚀损伤性能评价指标

以试验为基础，结合有限元方法对遭受腐蚀损伤的铝合金结构性能进行了研究。将铝合金试验件在不同的腐蚀条件下进行预腐蚀，对预腐蚀后的试件进行疲劳加载试验。利用光学显微镜和扫描电镜对腐蚀损伤形貌进行观测和分析，对描述铝合金腐蚀损伤性能的两个关键参数：腐蚀损伤度、腐蚀损伤平均深度进行了实验观测和有限元分析。结果表明这两个参数可以作为铝合金结构腐蚀损伤性能的评价指标。     

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。     

2A12铝合金不同方法腐蚀疲劳的寿命及断口形貌

对2A12铝合金进行预腐蚀和腐蚀疲劳交替的腐蚀劳试验,将腐蚀疲劳交替条件下的理论疲劳寿命和实际疲劳寿命进行对比,并观察了不同腐蚀条件下的断口形貌。结果表明:在交替周期为4d时,理论疲劳寿命与实际疲劳寿命两者之差达到25%以上;预腐蚀疲劳试样的断口上存在很多韧窝;在腐蚀疲劳交替作用下试样的断口为极不规则的腐蚀形貌。     

汽车悬架簧腐蚀疲劳断裂研究与寿命评价方法

1引言近几年，随着科学技术的不断发展，汽车越来越朝着轻量化方向发展。对悬架簧的要求，是强调体积最小、重量最轻的优化设计，对使用的悬架簧用材料的要求，是朝着高强度化（高硬度化）、高应力化来达到产品的轻量化，以适应汽车体积轻型化。在这方面，日本已大步走在了欧美国家的前面。但从另一方面，由于悬挂系统裸露，悬架黄要遭受风吹雨淋，尤其是冬季，为加速积雪的融化，公路上喷洒了大量含盐溶雪剂，在这种环境下驾驶，会使高强度化材料产生高硬度及韧性下降的问题，更为严重的是会使悬架簧造成腐蚀，而腐蚀又降低了悬架簧的使用…     

7N01-T4铝合金腐蚀疲劳行为研究

开展了7N01-T4铝合金在实验室空气、潮湿空气和3.5%Na Cl盐雾环境下的疲劳S-N曲线测试,研究了这2种腐蚀介质对7N01-T4铝合金疲劳性能的影响。结果表明:7N01铝合金在2种腐蚀介质下缺口敏感度系数比实验室空气环境下的缺口敏感度系数出现不同程度的下降,其中潮湿空气环境下缺口敏感度系数的影响大于3.5%Na Cl盐雾环境;2种试样形式(Kt=1和Kt=3)无论是在潮湿空气环境下还是盐雾环境下的腐蚀影响系数相当接近,3.5%Na Cl盐雾环境腐蚀影响系数小于潮湿空气环境;潮湿空气环境和3.5%Na Cl盐雾环境DFR值均有不同程度下降,3.5%Na Cl盐雾环境对DFR值的影响大于潮湿空气。     

基于断裂力学的O型密封圈疲劳性能研究

根据断裂力学中的应变能释放率,制定疲劳断裂参数,对得到的O型密封圈实验数据进行拟合归类处理,得到计算O型密封圈疲劳寿命模型,并计算密封圈上危险截面单元的疲劳寿命。同时,利用疲劳分析软件对密封圈进行分析,找到密封圈上疲劳断裂的危险截面,并计算出危险截面节点上的疲劳寿命。比较断裂力学计算结果、疲劳分析软件分析结果和实验结果,表明3种方法得到的危险截面出现的位置和疲劳寿命基本一致,证明了运用断裂力学计算密封圈疲劳寿命的合理性。     

7075铝合金疲劳断口数字图像分形分析

在7075铝合金疲劳实验的基础上获得了断口的SEM扫描图像,展示了数字图像盒维数计算的一般过程,比较了传统计盒维数算法与文中算法的不同之处,计算了断口三个区的分形维数.结果发现7075铝合金疲劳断口有较好的分形特征,文中算法过程更符合工程实际获得的图像,三个区的分形维数大小与各自的纹理特征是一致的.     

不同腐蚀环境下高强铝合金腐蚀行为

针对航空铝合金材料在服役过程中因恶劣环境而导致材料腐蚀的问题,通过分析腐蚀形貌、腐蚀坑开口面积、腐蚀深度、点腐蚀坑数量、pH值、腐蚀产物等变化,研究2xxx航空铝合金在不同腐蚀环境(3.5%NaCl水溶液、模拟油箱积水溶液和潮湿空气)中的腐蚀行为和机理。结果表明,在3.5%NaCl水溶液中,铝合金试样表面腐蚀坑的产生主要发生在前24h内,其最大腐蚀坑深约为45μm,而在72~120h, 随预腐蚀时间的延长,腐蚀坑深度、个数的增加并不明显;铝合金试样在模拟油箱积水环境中的腐蚀规律与在3.5%NaCl水溶液中的相似,但腐蚀坑最大开口面积和腐蚀坑的个数明显减少;与前两种环境相比,试样在潮湿空气环境中的腐蚀程度明显减小,腐蚀坑总体个数最少,最大腐蚀坑深约在20μm以内,最大开口面积约在5000μm²左右,且随着腐蚀时间的增长,腐蚀坑之间的深度差距越来越小。     

铝锂合金预腐蚀疲劳退化研究

铝锂合金是一种新型的航空用铝合金。本文基于电化学原则建立了某地的腐蚀加速环境谱,并基于加速环境谱,研究了铝锂合金预腐蚀疲劳性能。研究结果表明,低腐蚀损伤对其疲劳寿命影响不大,而高腐蚀损伤会明显缩短试件的疲劳寿命。     

腐蚀对新型高强度铝合金疲劳裂纹萌生机制及扩展行为的作用

根据编制的某机场环境加速试验谱,通过腐蚀试验模拟飞机服役过程中遭受的潮湿空气、盐雾、二氧化硫、酸雨和干/湿交变等严酷条件的侵蚀作用,采用飞机主承力结构新型高强度铝合金7B04-T74,制备单边缺口拉伸(Single edge notch tension, SENT)试样进行预腐蚀和疲劳试验,分析不同程度腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生、裂纹扩展行为和疲劳寿命的影响,揭示腐蚀对裂纹萌生及扩展行为的作用机理。结果表明,在腐蚀初期,疲劳裂纹萌生源主要为单个蚀孔,裂纹扩展路径较为平直;随着腐蚀程度的加重,在多个蚀孔处同时萌生多条小疲劳裂纹,萌生疲劳裂纹的蚀孔具有隧道效应,扩展路径不规则,形成“之”字形裂纹;疲劳裂纹萌生机制是材料第二相与腐蚀损伤之间相互竞争的结果;腐蚀导致疲劳寿命显著降低,尤其是裂纹萌生寿命,腐蚀12年试验件裂纹萌生寿命仅为未腐蚀试验件裂纹萌生寿命的2.2%。     

钛合金燕尾榫结构在不同疲劳载荷下的断口分析

对TC11钛合金燕尾榫连接结构在低周和高低周复合载荷作用下的断口特征进行了分析.结果表明:在微动环境下,微动磨损面上有表面金属掉块和不均匀的磨损擦伤,磨损表面出现腐蚀坑以及损伤区呈现层状及山丘状的塑性变形;在高低周复合载荷情况下,疲劳源处疲劳辉纹呈现以河流花样为主的复杂疲劳条纹,在裂纹扩展阶段,河流花样比较杂乱,裂纹扩展方向相对无序,每个低周周期中的疲劳台阶也不明显.     

铝合金压印接头微动疲劳机理研究

压印连接是近年来新兴的连接方式,因其具有简单高效、低耗环保等优点,使得在应用连接方面越来越受到重视。疲劳破坏是机械构件失效的主要形式,疲劳过程中的微动磨损是造成零部件失效的主要原因之一。基于以上条件,对铝合金压印接头的疲劳性能进行了试验研究,结果显示疲劳失效部位主要集中在下板靠近压印点处,断口处发现大量微动磨屑,经能谱分析可以确定磨屑成分主要为氧化铝和金属铝;对疲劳失效断口和微动磨损区域进行了扫描电镜分析,发现压印接头的微动磨损部位主要分为两类,并对其进行了定义,一类定义为颈部微动磨损,另一类定义为环点板间微动磨损。分析发现颈部微动磨损所占比例随着外加载荷的大小而变化,且微动磨损是导致压印接头疲劳失效的重要因素。