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。     

空气环境对预腐蚀2XXX系铝合金疲劳性能的影响

在实验室空气和潮湿空气环境下,对预腐蚀2XXX系铝合金光滑试样(Kt=1)和缺口试样(Kt=3)进行疲劳试验,并用单侧容限因数法对疲劳寿命进行估算,得到了两种试样在两种空气环境下的中值疲劳寿命和99%可靠度、95%置信度水平上的疲劳寿命。结果表明:潮湿空气环境降低了预腐蚀2XXX系铝合金的疲劳性能;光滑试样的疲劳寿命数据比较分散,且应力水平越低越分散;缺口试样的疲劳寿命数据比较集中;潮湿空气环境下疲劳寿命较低的原因是铝合金表面的薄水膜加速了裂纹的扩展以及原子氢引起的局部损伤。     

预测腐蚀管道剩余寿命的新方法研究

针对概率统计方法预测腐蚀管道剩余寿命对数据样本要求大和预测精度低的问题,提出采用灰色预测理论对腐蚀管道进行了剩余寿命预测;针对传统GM(1,1)模型不能根据非等时距数据进行数据拟合、背景值构造误差大和新信息利用充分的问题对GM(1,1)模型进行了改进,并提出灰色预测理论对非等间隔数据处理的新方法。通过采用所建立腐蚀管道剩余寿命模型和改进GM模型对腐蚀管道剩余寿命的计算,证明了该方法的准确、简洁、可行与普适性。     

铝合金预腐蚀剩余寿命的分形维数预测方法

试验得到在EXCO溶液中预腐蚀不同时间的LC4CS光滑试件的腐蚀表面轮廓线和剩余疲劳寿命。分析了预腐蚀剩余寿命和断口附近轮廓线分形维数随预腐蚀时间的变化规律,针对该规律选取分形维数为预腐蚀剩余寿命损伤参量。试验结果表明:断口附近腐蚀表面轮廓线的分形维数受腐蚀形貌分散性的影响较小,与剩余寿命呈线性关系且与载荷无关,由分形维数计算得到的剩余寿命处于二倍分散带之内。     

7075航空铝合金原位腐蚀-多轴疲劳行为分析

针对沿海地区飞机服役过程中的疲劳失效问题,利用自行开发的腐蚀装置对7075铝合金进行未腐蚀和3.5%NaCl盐雾原位腐蚀条件下,等效应力分别为200 MPa、250 MPa和300 MPa时的多轴疲劳试验。结合循环曲线和断口形貌对未腐蚀和原位腐蚀条件下的多轴疲劳失效机理进行对比分析,并提出改进的Manson-Coffin-Basquin（MCB）准则进行寿命预测。结果表明,随着等效应力的增大,7075铝合金未腐蚀和原位腐蚀条件下多轴疲劳寿命均下降;等效应力相同时,相对于未腐蚀试样,原位腐蚀试样的多轴疲劳寿命显著缩短,轴向和扭向滞回线的面积均不同程度增大;200 MPa等效应力条件下,试样多轴疲劳寿命在未腐蚀条件下为99 675周次,原位腐蚀条件下下降至55 284周次;未腐蚀和原位腐蚀条件下,裂纹源均出现在外表面,原位腐蚀试样扩展区有盐粒出现;修正的MCB准则引入加载条件和环境因素,得到了良好的预测效果,寿命预测值均位于两倍分散带内。     

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。     

腐蚀坑对叶轮疲劳裂纹扩展影响的概率失效分析

以概率论和断裂力学为基础,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛方法对叶轮的腐蚀疲劳寿命进行分析。结果表明,腐蚀坑的存在大大降低了叶轮的疲劳裂纹扩展寿命。采用蒙特卡洛方法进行的一定可靠度和置信度下的寿命预测反映了参数的不确定性,预测的安全寿命精度更高。腐蚀疲劳寿命随着应力幅的增大而减小,随着腐蚀坑尺寸的增大而减小,随着深宽比的增大而减小,随着腐蚀坑距焊缝距离的增大而增大。     

不锈钢波纹管在NaCl溶液中腐蚀疲劳寿命试验

研究了不锈钢波形膨胀节的腐蚀疲劳寿命,在3.5%NaCl溶液的人工腐蚀环境下,进行了一组加载频率为0.1 Hz的不同位移条件下不锈钢波形膨胀节腐蚀疲劳寿命试验。通过回顾国内外常用的膨胀节疲劳设计公式,在EJMA标准疲劳设计公式基础上提出了腐蚀加速效应系数Ccorr,从试验数据拟合出Ccorr的大小,据此提出了腐蚀条件下膨胀节疲劳设计公式,用于修正腐蚀条件下膨胀节的疲劳寿命。     

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.     

含SO2大气中湿度对低碳钢腐蚀行为的影响

采用模拟污染大气腐蚀系统,利用光学显微镜、SEM、XRD和XPS等研究了湿度对含体积分数为5×10-6的SO2环境中20低碳钢腐蚀形貌和腐蚀产物生长过程的影响。结果表明:在不同湿度环境中,腐蚀产物均主要由α-FeOOH、γ-FeOOH、FeSO4、Fe3O4、γ-Fe2O3组成;随湿度增大,FeOOH含量增多,低碳钢的腐蚀速率增大;在相对湿度为65%,75%时,腐蚀曲线分为指数增加和线性增加2个阶段,在85%,95%时,腐蚀曲线符合线性增长规律;在相对湿度为65%的环境中,腐蚀产物主要以腐蚀圈形式生长,随着相对湿度增加,腐蚀圈周围有短小丝状腐蚀产物出现;在相对湿度为95%时主要为丝状腐蚀产物,其上伴随有胞状腐蚀产物生成,且在胞状腐蚀产物下存在明显的腐蚀坑。     

BT20钛合金薄板激光焊接头疲劳性能研究

对BT20钛合金薄板激光焊接头的疲劳性能进行试验研究，测试不同应力水平下的疲劳寿命，得到BT20钛合金薄板母材、激光焊接头和活性激光焊接头的中值疲劳寿命，并得到激光焊接头99％可靠度和95％置信度水平上的安全疲劳寿命，分析激光焊和活性激光焊方法对接头疲劳寿命的影响。研究结果对在航空工业中采用激光焊方法制备可靠的接头和结构具有参考意义。     

基于随机有限元法的结构经济寿命分析

基于随机有限元,将材料和载荷等影响结构疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,分别对结构的裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行可靠性分析.将结构的疲劳寿命看成由裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命组成的串联系统,并由此确定结构的检修周期.通过随机有限元得到的分析结果与Monte Carlo模拟结果的比较,表明此方法能给出合理的结构检修周期,具有较强的适用性.     

液压挖掘机臂杆结构疲劳寿命预测方法研究

液压挖掘机臂杆结构承受复杂的冲击载荷,其疲劳寿命存在许多不确定性因素。首先采用Miner准则,依据实验载荷谱和有限元方法对液压挖掘机工作装置寿命进行了预测。其次研究了结构疲劳寿命变化过程和灰色理论预测模型内在规律的一致性,建立了液压挖掘机工作装置疲劳寿命的灰色预测GM模型,并分别运用GM模型的两种形式--GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型对液压挖掘机工作装置进行疲劳寿命预测。分析比较Miner准则、GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型三种预测方法。结果表明,三种预测方法结果基本一致,灰色系统模型同Miner准则模型相比误差明显减小且非线性幂模型具有更高的预测精度。基于灰色理论的GM(1,1)幂模型考虑了非线性因素,更适合于液压挖掘机工作装置结构疲劳寿命预测。     

基于结构概率设计的系统可靠性分析方法

将结构概率设计方法与系统可靠性分析方法相结合,采用耗损故障分析模型,对系统的可靠性特征和寿命特征进行了研究。考虑结构系统强度名义值随时间的耗损特性,由结构概率设计方法所要求的可靠度,推导了其相应的强度名义值的极限。根据强度耗损模型及概率统计理论,推导了系统的寿命分布函数,然后依据系统可靠性的分析方法即可以求出与结构概率设计要求的失效相对应的寿命特征和可靠性特征。     

成型辊装置与受力机理分析

介绍了成型辊装置的结构设计，并对其辊头受力机理进行了分析。揭示了辊形设计的基本思路，为延长成型辊使用寿命给予了参考依据。成型辊的结构和辊形的确定在实际应用中证明简单、合理、可靠、使用寿命长。     

腐蚀环境对飞机梁结构连接件疲劳寿命和裂纹扩展的影响

借助腐蚀环境谱与疲劳载荷谱交替作用来模拟沿海飞机停放-飞行-停放过程。以飞机梁结构连接件的下壁板为主要研究对象,采用标记载荷法和详细目视检测法监测其裂纹的扩展状况,并采用GE5显微镜观测断口形貌。分析了腐蚀环境对梁结构连接件疲劳寿命与裂纹扩展的影响。试验结果表明:在形成穿透裂纹的初始阶段,试验件受到表面的防护漆以及连接处的密封胶保护,腐蚀环境在该阶段对梁结构连接件的疲劳寿命影响不明显,与非腐蚀试验相比, 该阶段的寿命仅缩短了5.5％;在穿透裂纹的扩展阶段,腐蚀环境加速了穿透裂纹的扩展过程,同时还加剧了穿透裂纹扩展过程的分散性,与非腐蚀试验相比,穿透裂纹的扩展寿命缩短了23.1％。     

随机振动环境下结构的寿命预估

结构的寿命预估是现代结构设计应该考虑的一项内容。本文利用ANSYS有限元分析软件对设计结构在随机振动环境下的响应进行了计算,得到结构1σ、2σ、3σVon Mises最大应力,利用材料的S-N曲线,并根据Steinberg提出结构在随机载荷作用下的响应是基于高斯分布和Miner提出的线性疲劳累积损伤理论对设计的结构在给定随机振动环境下的寿命进行预估。有限元计算分析过程中,为得到较精确的计算结果,先利用模态试验结果对结构进行动力学修正。     

煤矿救援机器人可折展水弹轮式结构分析与优化

设计了一种适用于煤矿井下救援机器人的水弹轮式结构,以提高救援机器人在复杂条件下的工作可靠性和非结构化环境下的适应性。提出以平行四边形为基本单元的水弹轮式结构径向运动学建模方法,研究不同基本单元水弹轮式结构的承载特性。基于连续介质损伤力学理论对轴向压缩载荷下平行四边形水弹轮式结构的疲劳寿命进行预测,以折展比为约束条件,以极限承载力、疲劳寿命作为评价函数对关键设计参数进行多目标优化。研究结果表明,在质量相同情况下平行四边形水弹轮式结构具有较好的极限承载力,优化后平行四边形水弹轮折展比、极限承载力、裂纹萌生疲劳寿命分别提高15.8％、40.7％、55.4％,水弹轮式结构的工作可靠性得到提高,实际疲劳寿命破坏区域与理论计算结果一致,试验结果验证了分析过程的准确性和优化方法的有效性。     

不同激光冲击区域对7075铝合金结构件缺口疲劳性能的影响

为了探究不同激光冲击区域对铝合金板材缺口的疲劳性能的影响,对7075-T651合金板材结构的缺口的不同区域进行了激光冲击处理。第1种方法仅针对板材的缺口边缘进行激光冲击;第2种方法是在板材缺口的一定范围内进行激光冲击。结果表明:采用第1种激光冲击方法,板材表面粗糙度更小,且板材的特征疲劳寿命是第2种激光冲击方法的3.23倍。通过对激光冲击的板材进行有限元仿真分析,揭示了激光冲击强化对板材疲劳寿命影响的原因。只有设置合理的激光冲击参数与冲击区域才能有效地改善疲劳性能,提升结构的疲劳寿命,不合理的冲击处理方式反而会降低结构的疲劳寿命。     

基于Solidworks Simulation的压铸机头板疲劳分析

压铸机头板是压铸机核心部件之一,为研究其结构的优劣对压铸机使用寿命的影响,首先建立三维实体模型;然后在定义设计疲劳曲线(S-N曲线)的基础上,利用Solidworks Simulation软件对压铸机头板进行疲劳分析,从中得出头板的对等应力以及生命周期等相关数据,得知头板凸台处为薄弱区;最后对其结构优化改进,重新进行有限元分析,提高了头板的生命周期。研究结果表明,该研究为预测压铸机的疲劳寿命提供了理论依据。