铆钉疲劳断裂原因分析及疲劳应力估算

飞机服役90 h后检查发现15a框与进气道蒙皮连接处第一个铆钉头发生断裂。通过外观观察、断口宏微观观察分析,金相、硬度、以及断口定量反推疲劳应力方法,结果表明铆钉为疲劳断裂。铆钉连接的框和蒙皮之间安装孔同轴度存在偏差,导致异常的转配弯曲应力与正常的工作时承受剪切应力不符,再叠加气流振动应力,使得铆钉的起始应力较大,是铆钉断裂的原因。通过断口定量分析还给出了铆钉为疲劳综合起始应力较大、扩展应力较小。     

超声拉伸下金刚石线锯的力学性能研究

对金刚石线锯在超声作用下的力学性能进行实验研究。自行设计振动系统及连接装置,利用超声振动对不同直径金刚石线锯进行单向拉伸试验,研究不同频率、不同振幅下材料力学性能的变化。用电子金相显微镜对有/无超声作用下的断口形貌进行分析,研究超声拉伸下金刚石线锯裂纹扩展机理和软化机理。实验结果表明:超声振动拉伸作用下,材料内部产生交变应力,出现微裂纹,裂纹扩展并快速撕裂,高频振动产生局部的高温,加速扩散过程发生,最终发展成宏观缺陷。当超声振动载荷频率为20 kHz时,裂纹扩展速率达到10-9~10-8 mm/cycle。      

进口地铁车辆齿轮箱悬挂装置的修复

对上海地铁一号线使用的进口车辆上齿轮箱悬挂装置损坏后采用国产材料、工艺制作连接套、堆焊工艺修复连接轴的修复工程进行了详述讨论,并提出了和分析某些影响悬挂装置使用寿命的设计和加工因素,为今后进一步的国产化提供了经验。     

4140悬挂器磁粉探伤裂纹检验分析

材料4140悬挂器锻件经精加工后进行表面磁粉探伤,发现其端面有裂纹。为查明裂纹原因,对其进行解剖取样检验分析。结果表明：裂纹是在淬火或回火之前形成的,属于淬火组织应力引起的端部裂纹,裂纹大部分处于深色偏析条带中,表明深色偏析条带是裂纹形成原因之一,裂纹主要以沿晶扩展,并与深色偏析条带区中微量有害元素沿晶界析出有关。     

连接短节法兰开裂的失效分析

通过断口、能谱、化学成分及ANSYS应力分析等,对某气化炉连接短节法兰进行了失效分析。分析结果表明:焊缝处组织恶化,晶粒粗大,在湿的H_2S环境下发生沿晶应力腐蚀,形成初始裂纹源。而超温导致较大的温差应力,引起焊缝处及螺钉连接处支撑板与法兰变形不协调,使失效部位应力急剧上升,是裂纹扩展的主要原因。     

飞机机翼与机身连接螺栓裂纹分析

在外场检查飞机时发现机翼和机身连接螺栓裂纹,通过对断口的宏观和微观分析以及对裂纹处的微区成分分析,结果表明,初期裂纹为应力腐蚀引起,经磷化处理后转为氢致延尺裂纹扩展.      

发动机自由涡轮叶片裂纹分析

发动机在持久试车例行定检孔探时发现自由涡轮叶片上有一条疑似穿透性裂纹,通过对其进行磁流、荧光检测发现,在一叶片尾缘处有一条长度为5~7 mm的裂纹。对发动机进行分解、零件荧光检测发现多片叶片均存在裂纹。采用宏观检查、断口分析、金相剖切等手段,对裂纹叶片开裂性质进行确认,并对自由涡轮叶片的开裂原因进行分析及验证。结果表明,自由涡轮叶片裂纹性质为疲劳开裂。采用有限元软件对自由涡轮叶片进行振动计算及载荷谱复查,结果表明,由于试车载荷谱发生改变,转子与叶片在工作转速范围内形成共振,造成叶身高阶弯曲疲劳裂纹。     

振动环境下飞机连接部位结构故障诊断与分析

飞机部件之间存在着复杂的连接关系，连接件用于传递载荷和固定部件，一旦发生问题，影响重大。本研究针对在役飞机垂尾与机身对接结构处频发裂纹和紧固件松动故障，按照故障树初步分析影响因素，通过有限元及频响函数进一步计算诊断，并针对结构设计、刚度匹配、强制装配对流场中结构振动问题的影响进行了讨论。分析表明:蒙皮局部突起造成气流紊乱加之发动机振动为连接部位裂纹和紧固件松动的直接原因。针对分析结果，通过改进零件结构、加工方式以提高构件疲劳性能，局部补强以减小后机身局部振动方面完善设计，目前已经过飞行验证，分析过程及改善措施合理有效。     

加强梗及蒙皮裂纹分析

飞机在使用一段时间后，在发动机下盖滑油散热风口发现蒙皮及加强梗出现裂纹，通过宏微观形貌检查、电导率测试、金相组织分析、化学成分测定、扫描电镜观察、显微硬度测试等方法，对裂纹产生原因进行分析。结果表明:加强梗裂纹性质为疲劳开裂，裂纹主要是受已开裂蒙皮与连接接头在交变载荷的作用而形成的；蒙皮裂纹性质为铆钉孔的应力集中造成的疲劳开裂。     

法兰盘连接焊缝裂纹产生原因及防止

我厂批量生产的某焊接构件(连接焊式如图所示),焊接后发现,在第二道形缝图示部位有纵向裂纹产生,补焊率达到85%。为此,分析了裂纹产生原因,并对原焊接工艺进行了改进。     

同侧两轴连通式油气悬架系统研究

为改善车辆的振动性能,提出车身同侧的两轴连通式油气悬架。介绍了同侧两轴连通式油气悬架的结构和工作原理,并在此基础上建立了其数学模型;对悬架系统的刚性特性和阻尼特性进行了研究,分析了系统的连通特性,并研究了系统参数对悬架性能的影响;分析了悬架系统对激励的响应机制。研究结果表明:相对于独立式悬架系统,同侧两轴连通式悬架系统具有振动更平稳,恢复平衡状态更快,更有利于快速通过复杂路面等优点;同侧两轴连通式悬架的阻尼力不具有连通性,且其大小是由多因素共同决定的;外界激励的频率主要影响悬架的阻尼力,相位差主要影响悬架的刚性力。     

SHORT FATIGUE CRACK BEHAVIOUR IN ISO-STRESS SPECIMENS

Fatigue tests were made on a vibration machine using specially designed specimens to investi-gate the initiation and propagation features of short fatigue cracks in a weld metal.The spec-imens were triangular in shape so that when loaded as a cantilever beam the surface tensilestress is constant.Test results show that short fatigue cracks mainly originate from slip bandswithin ferrite grains.The development of short fatigue cracks is marked by a gradual increasein crack density with fatigue cycles.Coalescence of short cracks leads to crack propagationand the crack path is predominantly transgranular.     

K417G低压涡轮转子叶片振动疲劳断裂特征研究

对振动试验开裂的101件发动机低压涡轮转子叶片的裂纹形态、分布、裂纹断口等进行研究。结果表明:所有叶片裂纹均为横向裂纹，其中大部分叶片源区未见缺陷，裂纹位置主要集中在叶根附近进气边前缘或排气边尾缘位置，少数叶片裂纹萌生于疏松，位置随机分布；所有叶片断口均出现3个区域，即源区、沿{111}滑移面扩展的第Ⅰ阶段扩展区和叶片径向垂直的第Ⅱ阶段扩展区；源区主要为单疲劳源，第Ⅰ阶段扩展区发展充分，宏观上可见与叶片径向大致呈45°的反光小平面，微观上断口可见河流花样、滑移台阶和锯齿状断面等特征，第Ⅱ阶段扩展区断面平整，微观上可见间距不足1 μm的细密疲劳条带。     

小断面收缩率轴类件楔横轧过程的数值分析

使用Deform软件,对楔横轧小断面收缩率轴类件进行模拟分析,得到了小断面收缩率轴类件的应力-应变规律。模拟结果显示：楔横轧小断面收缩率轴类件的主要成形发生在展宽段,在轧件与模具接触的区域,轧件的三向应力均为压应力,且压应力的值较大,在轧件的中心区域,横向应力为拉应力,其值达到25 MPa左右,轴向应力为拉应力,其值达到35 MPa左右,轧件易产生缩松、裂纹等缺陷;小断面收缩率轴类件的对称横截面出现椭圆化,椭圆度值可达到2．28%;对楔横轧小断面率轧件进行金属流动性分析,发现轧件的变形主要发生在轧件的外层附近,在不同的横截面上,截面离对称横截面越远,轴向位移的值越大;在轧件的端面上选取P1, P2, P3, P4这4点,轧件的外层P4处轴向位移大,轧件的心部P1处轴向位移小,导致轧件出现了凹心现象。     

HXD2机车转向架拉杆座角焊缝疲劳失效机理

针对HXD2型电力机车在某穿越秦岭山脉线路服役中多台次拉杆座角焊缝出现裂纹的问题,进行了试验与仿真分析。发现裂纹表面有明显疲劳辉纹,表明角焊缝服役中发生疲劳失效;焊缝根部是疲劳起裂位置,有多源起裂形貌特征;起裂后裂纹从中心向两侧扩展、从根部向焊缝表面扩展,在接头横截面上裂纹路径与水平方向夹角近似为45°;统计分析和仿真计算表明,角焊缝裂纹的发生与拉杆座/基板之间的间隙值有关联性,根部间隙越大,则角焊缝抗疲劳性能越差;分析其主要机理是间隙较小时,焊缝受压后拉杆座底面与构架基板表面更容易发生接触,接触后基板表面分担部分载荷。因此,间隙较小时,焊缝应力幅较小;而间隙较大时,不仅应力幅较大,而且在焊根处易出现末端尖劈形貌。 创新点： 分析了某穿越秦岭山脉线路HXD2电力机车拉杆座角焊缝疲劳失效行为,揭示了电力机车车架角焊缝疲劳裂纹与角焊缝根部间隙的相关性,阐明了根部间隙影响拉杆座角焊缝抗疲劳性能的机理。     

Ti/TiAl钎焊接头应力的数值模拟

利用有限元方法，对采用银基钎料钎焊钛台金与TiAl时接头在冷却过程中的应力分布情况进行了分析．并研究了连接温度对应力分布的影响，结果表明，在钎料与钛合金和TiAl的连接界面处均存在一定程度的应力集中，其中钎料与钛台金的连接界面应力相对较大一连接媪度变化时,应力的分布基本没有变化,只是随着连接温度的降低，最大应力的数值随之减小。     

大型扁挤压筒强度分析

针对特宽挤压型材用国产大型扁挤压筒生产时中内套出现的严重裂纹 ,建立了扁挤压筒内套的有限元分析模型 ,分析了扁挤压筒在实际工况下的应力场 ,找出了过早失效的主要原因 ;运用有限元形状优化设计理论与方法对扁挤压筒型腔进行形状优化设计 ,使应力集中值降低21 % ,该研究结果为扁挤压筒设计提供了理论依据     

车轮多边形幅值对侧向通过道岔区振动传递特性的影响

道岔区的动力学性能是决定行车速度和安全的主要因素之一,而车轮多边形磨耗会显著影响轮轨相互作用力及转向架关键部位的振动特性。以18号可动心轨道岔作为研究对象,建立车辆-道岔耦合动力学模型。分析列车侧向过道岔区的实测振动数据,并分析不同多边形幅值车轮对车体各部位振动传递的影响。结果表明:列车通过道岔心轨区段时,增加多边形幅值对各关键部位减振效果影响较大;多边形幅值为0.14 mm时,动力学响应幅度较大,横向力接近侧向通过道岔的限值;脱轨系数最大值发生位置随多边形幅值增加而变化;一系悬挂不能有效降低多边形车轮引起的振动,二系悬挂可以消除一部分的振动能量,但在心轨区段,横向减振效果仍不理想。     

弯管接头开裂分析

某飞机飞行后例行检查时,2次发现回油路上与油滤相连的铝直角弯管接头出现漏油现象,经检查弯管接头螺纹部位发生开裂。通过外观检查、断口宏微观观察、断口定量分析、能谱分析、硬度检测和金相检验等方法对开裂铝直角弯管接头进行了分析。结果表明:弯管接头开裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于弯管接头外壁表面;A弯管接头受到较大起始应力,在振动应力的作用下裂纹进一步扩展;B弯管接头螺牙底部的裂纹应在较大应力下快速扩展形成。