飞机结构损伤光固化复合材料疲劳寿命研究

疲劳裂纹的萌生和扩展是材料在变载荷作用下的主要失效形式.试验针对飞机光固化复合材料修理补片的疲劳寿命进行了测试,并考核了不同修理工艺(半宽度胶接、全宽度胶接及铆接修理)试样的疲劳寿命,为确定最佳修理工艺提供了试验依据.     

飞机光固化复合材料机械疲劳试验设计

传统修理工艺主要采用金属补片对飞机结构损伤进行铆接、焊接或螺接修补,所需工具、设备多,对操作人员要求高,修复时间长。与传统工艺相比,运用复合材料对飞机结构损伤进行光固化修理具有修理时间短、成形性能好、修理增重小等优点,因此,光固化复合材料修理已得到越来越多的接受和青睐。对飞机光固化复合材料修理补片的疲劳寿命测试进行了试验设计,并考核了不同修理工艺(半宽度胶接、全宽度胶接及铆接修理)试样的疲劳寿命,为确定最佳修理工艺提供了试验依据。     

复合材料胶接修补技术的实验研究

通过静强度和疲劳寿命对比试验,证实了在含裂纹的铝合金的裂纹部位,胶接碳／环氧复合材料补片的修理方法的可行性和有效性。实验结果表明,裂纹板经胶接修补后,其静强度和疲劳寿命均有显著的提高,这为实际结构的胶接修补工作积累了可靠的实验数据。     

胶焊搭接接头的应力分布和疲劳行为研究

考察了胶焊接头焊点区的结构组成和硬度分布,建立了胶焊接头的计算模型,模型中计人了若干结构细节,使之与实际接头更为接近。计算并对比研究了胶焊和点焊、胶焊和胶接接头中的应力。通过疲劳试验获得了三种接头的－Ｎ曲线,研究了三种接头的疲劳性能和断裂特征。结果表明,数值分析所得应力与疲劳性能试验结果及试验现象吻合良好。在电阻点焊接头中采用胶粘剂,可大大改善电阻点焊接头的疲劳性能,而焊点对胶接接头的疲劳性能有不利影响。     

胶层脱粘对金属胶接修理后剩余强度的影响研究

本文主要研究了胶层脱粘对金属平板复合材料补片胶接修理后拉伸剩余强度的影响。首先根据补片下方剪应力分布解析公式,将胶接修理区域划分为脱粘安全区和脱粘影响区,然后进行了金属平板结构胶接修理的剩余强度试验以研究胶层脱粘的影响,并验证理论分析结果。结果表明:在脱粘安全区内,胶层自身不参与承载,胶层脱粘对金属平板结构的拉伸剩余强度没有影响;而在脱粘影响区内,出现的胶层脱粘会对金属平板结构的拉伸剩余强度产生影响。     

飞机中央翼前梁下缘条结构典型加工误差修理效果分析

针对飞机典型连接结构中的中央翼前梁下缘条结构,对其含典型加工误差类型及误差修理后的效果进行研究。通过耐久性分析方法分析修理后连接结构的疲劳性能,通过有限元分析计算该结构的疲劳细节额定值(DFR),并设计试验件进行对比试验验证。通过试验验证,研究含误差结构相对于原结构疲劳寿命和疲劳性能的变化。对目前飞机生产加工单位采用的紧固孔误差修理方法进行有效性判定,对误差修理方法提供理论和试验数据支持。     

航天工业中胶接技术的研究现状分析

针对目前我国航天产品,尤其是航天精密机电产品的胶接装配技术研究不足的现状,介绍了航天胶接技术的应用类型,以及胶接技术在耐超高/低温性、高密封性、多功能性、高稳定性或低蠕变性、低挥发性等方面的应用特点。在此基础上总结分析了胶接装配的机理、关键工艺、静/动态力学性能、疲劳/老化特性等方面的研究进展。最后给出了航天工业胶接装配技术在工艺参数量化、动态力学特性以及先进胶接装备等方面的发展方向。     

损伤复合材料层板胶接修理的优化设计

针对复合材料单面胶接修理结构建立力学分析模型,并通过试验验证模型的可靠性.利用该模型分析补片参数对胶接修理效果的影响,得到优化设计的补片参数.计算分析和验证试验均表明,补片直径为孔径的2～3倍、厚度为孔深的45%～60%、铺排和母板一致时,修理结构的强度恢复能达到最大值.     

碳纤维管与铝合金的胶接强度试验研究

根据赛车轻量化设计的需要,对碳纤维管与铝合金接头的胶接工艺进行了试验研究。分析了胶接强度的影响因素,设计了因素水平;通过正交试验和分析,确定了胶层厚度、铝合金表面粗糙度和表面化学处理方式。试验结果为胶接工艺的实施提供了试验依据。     

气动隔膜泵的结构改进

为提高气动隔膜泵疲劳寿命，对隔膜形状、材料、工艺以及压盖结构均进行了改进，并在自行设计的疲劳寿命试验装置上进行了试验，证明效果良好。     

集成铸造数值模拟的车轮疲劳分析

弯曲疲劳寿命是汽车车轮重要的性能指标,目前其预测方法仍局限于传统的名义应力法或局部应力应变法,没有考虑微观组织和铸造缺陷对疲劳寿命的影响,预测铝合金车轮在低应力水平下的高周疲劳寿命时与实际情况存在相当差距。基于小裂纹扩展理论,建立低压铸造铝合金A356-T6车轮的以二次枝晶臂间距、针孔尺寸为参数的疲劳寿命预测模型。实现铸造模拟、有限元分析与疲劳分析的集成,初步建立起综合铸造过程、铸造缺陷以及相关下游制造工艺对车轮力学性能影响的平台。以某型车轮为例,采用该方法预测其弯曲疲劳寿命,试验验证预测结果比Simth-Waston-Topper方法更为准确。     

Effect of induction heating on fatigue life of drive plate for dual mass flywheel

A dual mass flywheel has positive effects on noise and vibration problems, but there are still difficulties securing sufficient component durability during the development process to increase the output. In this study, the fatigue life of a drive plate, a component in the power transmission path that is often fractured by cyclic loading, is evaluated in relation to heat treatment, and the effect of heat treatment on the fatigue life is studied. For this purpose, a fatigue test and rig test are conducted on both the raw material and heat-treated material of the drive plate. Based on the fatigue material properties obtained from the fatigue tests and the boundary conditions of the rig test, a fatigue analysis is conducted to predict the fatigue life. The heat-treated material has a fatigue life five times longer than the raw material in both the rig test and fatigue analysis. The fatigue life evaluation method is validated through a comparison of the life predicted by the fatigue analysis and the test results of the rig test.     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。     

HT300发动机机体疲劳寿命分析

详细介绍了利用有限元软件ANSYS和疲劳分析软件Ncode-designlife对发动机机体进行疲劳寿命预测的流程。分析了HT300铸铁材料性能对机体疲劳寿命的影响。结果表明:材料泊松比对材料疲劳寿命的影响不大,弹性模量和抗拉强度对材料的疲劳寿命影响较大。机体寿命随弹性模量的增大而减小,随抗拉强度的增大而显著增加。     

铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究

压铸模具是压铸的关键部件之一,其经受周期性的加热与冷却,易产生热疲劳。针对这种现象,研究压铸模具热疲劳的过程,不同工艺对热疲劳寿命的影响规律,探索预测压铸模具热疲劳寿命的方法。研究开发自约束冷热疲劳方法的热疲劳试验机,试样在铝液中加热,在脱模剂中冷却,试样内部通冷却水冷却,实现在压铸条件下的模具热疲劳试验。采用开发的热疲劳试验机对H13钢试样进行热疲劳寿命试验研究,在试验过程中测量试样的温度变化,每隔3 000～4 000次测量残余应力,观察裂纹,经过几万次的循环后可以得到应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。研究水冷对试样的温度、应力、裂纹以及热疲劳寿命的影响。同时,针对试验过程进行传热数值模拟,得到不同工艺条件下的模具温差。试验和数值模拟相结合讨论如何提高模具的热疲劳寿命。     

Fretting fatigue properties of plasma nitrided AISI 316 L stainless steel: Experiments and finite element analysis

This study investigates the effects of thickness, hardness and composition of modified layer on the plain and fretting fatigue properties of the nitrided 316 L steel plasma nitrided under various processing conditions. Fretting fatigue behaviour of untreated and nitrided material is also analysed with the finite element method. Experimental and theoretical fatigue life results are compared. The result indicates that the nitriding process improved the fretting fatigue properties of 316 L stainless steel. The experimental test results are close to theoretical fretting fatigue life results, thus it yields that the established model in the numerical analysis is consistent in this regard.     

渗碳和碳氮共渗对16Mn钢疲劳性能的影响

实验研究了渗碳和碳氢共渗对１６Ｍｎ钢切口试件疲劳性能的影响规律。实验结果分析表明，碳氮共渗（含０．４％Ｃ－Ｎ）能显著地延长钢件的疲劳寿命．单一渗碳虽能延长钢件的疲劳寿命，但不如碳氮共渗者显著，而且表层中含碳量较低（０．４％Ｃ）时，延长疲劳寿命的效果不如含碳量高（０．８％Ｃ）时的效果好。     

汽车变速器疲劳寿命的研究与发展综述

为了进一步推进汽车变速器疲劳寿命研究的发展,根据汽车变速器疲劳寿命研究方法的特点和应用状况,分别从变速器的载荷、变速器的疲劳试验和变速器的寿命预测3个方面对变速器寿命的研究进行了综述,为以后的研究提供参考。针对变速器载荷谱的编制,分析总结了现有的变速器载荷谱编制方法,其结果表明:程序载荷谱的编制是变速器载荷谱编制最准确有效的方法,但是现有的程序载荷谱并不能满足所有变速器寿命预测的要求;对于不同载荷谱作用下的疲劳试验,分析了每种试验的加载和试验结果,其结果表明:基于程序谱加载的疲劳试验能很好地模拟变速器的实际工作过程,试验结果最为准确;通过分析对比变速器寿命预测的几种常用的方法,其结果表明:概率疲劳寿命预测可以为变速器的研发和维修提供更全面的数据,是未来研究的重点。最后针对变速器载荷谱编制、虚拟试验和变速器疲劳数值仿真等,提出了其可能的研究热点和方向。     

Fretting fatigue properties of plasma nitrided AISI 316 L stainless steel: Experiments and finite element analysis

This study investigates the effects of thickness, hardness and composition of modified layer on the plain and fretting fatigue properties of the nitrided 316 L steel plasma nitrided under various processing conditions. Fretting fatigue behaviour of untreated and nitrided material is also analysed with the finite element method. Experimental and theoretical fatigue life results are compared. The result indicates that the nitriding process improved the fretting fatigue properties of 316 L stainless steel. The experimental test results are close to theoretical fretting fatigue life results, thus it yields that the established model in the numerical analysis is consistent in this regard.     

The effect of crystallographic orientation on fatigue and fretting-initiated fatigue of copper single crystals

The effect of varying the crystallographic orientation of copper single crystals on their fatigue and fretting-initiated fatigue behavior was studied. Single crystal fatigue specimens were tested under both uniaxial fatigue loading and uniaxial fatigue loading with superimposed fretting. The results show the extreme degree of anisotropy of the individual grains and the strong dependence of both fatigue life and fretting-fatigue life on crystallographic orientation and they help to provide a base on which further models can be built, in order to understand the complexities involved in polycrystalline materials. It is suggested that surface deformation characteristics, slip mode and slip character are extremely important variables in the frettingfatigue process.