氩弧焊接接头疲劳寿命预测

对TA15钛合金板材进行氩弧焊对接焊后,加工成光滑疲劳试件进行R=0.5,0.06的高周疲劳SN曲线测试。试验后对试样断口进行扫描电镜(SEM)分析发现,疲劳源大多位于焊接区域的气孔或夹杂等焊接缺陷处。以焊接处微观结构缺陷尺寸作为初始裂纹尺寸,采用基于裂纹闭合的全寿命预测模型,以焊接区域不同位置的长裂纹扩展速率曲线作为基线,利用J.C.Newman的FASTRANII软件对焊接接头试件的疲劳寿命进行预测,发现采用焊缝边缘处的长裂纹扩展曲线预测结果与试验结果吻合较好。     

焊接结构完整性数据库及专家系统

针对焊接结构完整性研究的需要,建立了焊接数据管理数据库系统,并在此基础上结合BS7910评定方法建立了焊接缺陷评定专家系统。该系统采用模块化设计思路,采用面向对象设计方法,对整个系统进行总体设计。该系统实现了焊接工艺数据的信息化管理,可进行多种焊接方法焊接工艺数据的管理和查询,结合专家系统的合于使用评定方法,可对含缺陷结构进行2个级别的安全评定和裂纹容限尺寸计算。     

2219铝合金搅拌摩擦焊结构ECA评定

基于含缺陷结构断裂评定的COD设计曲线与净截面屈服失效判据,对2219铝合金搅拌摩擦焊结构进行了工程临界评定(ECA)。分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区、热机影响区、热影响区和母材区的临界裂纹尺寸,确定了不同载荷水平下2219铝合金搅拌摩擦焊结构的表面缺陷容限,并对特定内压下2219铝合金运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊纵缝进行了ECA评定,为2219铝合金搅拌摩擦焊结构的断裂控制提供了参考。研究结果表明,纵向前进边热影响区为2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂控制的关键区域,特定内压条件下给定的表面缺陷可以接受。     

基于小裂纹的2024-T3铝合金中心孔试样疲劳寿命预测

对2024-T3铝合金板材中心孔试样进行了疲劳裂纹扩展行为及寿命预测的理论和试验研究.采用疲劳条带与显微镜观测相结合的办法获得试样在块谱作用下孔边自然萌生裂纹扩展的α-N数据,并通过对断口的SEM观察获取试样的初始缺陷形状.利用基于裂纹闭合的小裂纹扩展分析程序FASTRAN3.9对试样α-N数据进行反推,建立了描述孔边裂纹细节原始疲劳质量的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布.以该分布为基础,采用FASTRAN3.9对试样进行了恒幅载荷下试样的中值疲劳S-N曲线的预测,预测结果与试验验证结果吻合较好.     

焊接接头局部贯穿缺陷的工程评定研究

本文通过宽板拉伸试验直接评定和研究了焊接接头中表面缺陷和埋藏缺陷对构件安全性的影响。试验结果表明,采用全面屈服准则评定局部贯穿缺陷是一种合理的和有效的方法,同时通过数据对比指出一些以COD参数为基础的评定方法的局限性。 研究表明,矩形局部贯穿缺陷总是先沿裂纹深度方向扩展,成贯穿裂纹,最后效失破坏。     

C-T曲线通用性分析和试验研究

提出了疲劳寿命预腐蚀影响系数曲线(C-T曲线)通用性分析的C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,并进行相关试验研究,得到了C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸基本无关的结论。C-T曲线是进行腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定和分析的基础,为验证分析C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸的相关性,从C的定义和分布规律出发,提出了C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,近似谱、不同恒幅应力水平以及不同指定裂纹尺寸下的预腐蚀疲劳寿命数据均表明了C-T曲线基本具有通用性;并进行了某型飞机结构主梁模拟试件在随机谱及恒幅谱下的预腐蚀疲劳试验,试验结果同样验证了上述结论,从而说明了C-T曲线的通用性。     

Al-Mg-Si合金LD_2焊接热裂纹研究——焊缝热裂纹

为了开发锻铝LD_2类合金广泛用做焊接结构,必须克服和解决其焊接热裂纹问题。本文对该合金的可焊性进行了分析,采用十字搭接和点加热变拘束裂纹试验方法,对LD_2合金不同热处理状态母材,利用两种焊丝、以不同熔合比,从冶金方面减少和防治焊接热裂纹问题进行了试验研究,并用几种评价热裂纹倾向的指标对试验结果进行了比较,从而得出了LD_2合金焊接时应采取的冶金与工艺措施。     

腐蚀条件下使用寿命评定的功能失效概率控制方法

 腐蚀环境会加速裂纹扩展、改变结构原始疲劳质量，为进行腐蚀条件下飞机结构经济寿命评定，采用腐蚀条件下概率断裂力学方法和裂纹萌生方法对结构细节裂纹超越概率进行分析，采用二项分布得到指定使用时间下飞机结构关键件、单机和机群的功能失效概率，提出了腐蚀条件下的耐久性分析的功能失效概率控制方法，并对某型飞机结构进行了腐蚀条件下的经济寿命评定。     

不规则裂纹宽度的一种分段评定法

针对表面裂纹边缘轮廓的不规则特性,提出了一种分段宽度评定方法.利用计算机数字图像处理的方法,在获得表面图像后,对该图像沿纵向进行分段,分别对每段的裂纹宽度用Ferret算法进行评定.为了比较不同的分段方法的优劣,提出有用信息利用率的概念,从几种分段方法中选出一种最优的方法进行分段评定,最后得出该裂纹宽度的定量评定.经过实例验证,用此方法可以定量评定裂纹的宽度,评定的结果可以为机械结构表面检测提供有效依据,该方法也可应用于一般不规则图形几何尺寸的定量评定.      

含多种细节结构的耐久性评定技术研究与应用

 针对飞机结构寿命评定过程中含多种细节结构耐久性评定的需求,基于耐久性分析的概率断裂力学方法,提出了细节型式异同两种情况下结构总的裂纹超越数的计算方法,当细节型式相同时各种细节裂纹超越数直接累加,而细节型式不同时各种细节裂纹超越数加权累加,从而建立了含多种细节结构耐久性评定的一般方法。针对工程上存在大量的含相似细节结构,提出了S-N曲线折算与应力严重系数折算两种相似细节归并的工程方法。特别指出的是,提出的S-N曲线折算方法在保证精度的前提下可以节省较大的试验工作量,有着重要的工程应用价值,已成功应用于中国某型飞机结构定延寿关键部位的耐久性评定。     

复杂环境下的三维疲劳断裂

 以三维弹塑性断裂理论为基础,对复杂载荷、复杂环境作用下的金属材料和结构的疲劳、断裂的若干关键问题进行了概要分析。给出了由材料性能试验的标准试样结果预测结构中一般形态缺陷的三维破坏的最新结果,获得了对不同载荷条件下腐蚀疲劳裂纹扩展的统一描述,介绍了由裂纹扩展基准曲线预测谱载腐蚀疲劳裂纹扩展寿命的最新进展,对结构服役寿命/日历寿命研究方法作了探讨。     

含缺陷结构非概率可靠性分析方法研究

将基于分段描述的结构非概率可靠性模型引入含缺陷结构的可靠性分析,结合断裂判据,并用分段描述模型刻画未确知变量,实现了非概率的断裂力学分析,克服了概率断裂力学方法对原始数据要求高的局限和未确知信息区间均匀分布模型过于保守的缺陷,有效解决了含裂纹结构在小样本、贫信息场合的可靠性评定问题.通过算例,对文中方法的可行性和有效性...     

无损检测可靠性与寿命控制方法

提出一种测定缺陷检出概率曲线的方法, 成功地解决了传统方法无法解决的检出频率波动性和非单调性问题, 给出了缺陷检出概率置信下限公式和POD/CL裂纹尺寸公式。并且提出控制寿命的新概念, 给出了最佳检查周期和最佳独立检测次数方法, 该方法既可以有效地控制裂纹漏检概率, 又可以控制结构的裂纹扩展寿命和检查周期, 从而可对结构进行概率损伤容限设计。      

气孔缺陷对TA15 钛合金氩弧焊接头疲劳性能的影响

对TA15钛合金氩弧焊接接头的组织和疲劳断裂特征进行了分析,对气孔缺陷和疲劳寿命的关系进行了定量表征.结果表明:疲劳裂纹起源于焊缝的亚表面或者内部气孔缺陷,当气孔尺寸较小时,断口会出现“鱼眼”形貌特征;应力水平较低时,气孔尺寸对疲劳寿命的影响尤为显著,在特定的应力水平下,可以通过构件中的气孔缺陷尺寸来预测其寿命,对于焊接结构疲劳寿命的预测和构件焊接质量的评定具有重要的工程意义.     

含裂纹金属薄板的断裂韧度与剩余强度研究

为了探究影响含裂纹铝合金薄板材料断裂韧度、剩余强度的几何因素以及韧性材料的断裂机理,对典型航空铝合金2524-T3薄板,采用不同宽度、不同初始裂纹长度的中心裂纹板试样进行试验,测定材料的K-R阻力曲线,确定平面应力断裂韧度Kc和表观断裂韧度Kapp.试验结果表明:对于薄板结构,K-R阻力曲线与板宽相关;试件宽度、初始裂纹长度对断裂韧度和表观断裂韧度的确定都有影响,且板宽度的影响较大.基于上述结论,推荐两种可同时反映韧性材料断裂中的净截面屈服效应和韧性撕裂过程的剩余强度预测方法.     

基于直通型CT试样测试方法的断裂韧度研究

依据ASTM用于CT试样获取断裂韧度载荷分离理论规则化方法提出量纲一载荷分离法,从而完善用于断裂韧度测试的载荷分离理论,且根据弹塑性有限元精细计算结果以及直通型CT变形几何关系,提出裂纹嘴张开位移与加载线位移的转换公式。采用不同初始裂纹长度CT钝裂纹试样对公式的有效性和精确性进行试验验证,进而实现对1Cr12Mo、30Cr2Ni4Mo V以及P91管材10Cr9Mo1VNb N三种合金直通型CT试样的JR阻力曲线测定,结果表明,试验值与公式计算值的最大相对误差均在5%以内。     

激光剪切散斑方法对脱粘缺陷的定量测量

采用胶接方式连接的复合结构在生产制造过程中容易出现脱粘问题,将严重影响产品的结构完整性.采用新型检测方法对脱粘缺陷进行定量测量对于保障产品质量、提高检测效率起到至关重要的作用.本文介绍了激光剪切散斑方法的检测原理、蜂窝夹层结构中脱粘缺陷的形成原因与结构特点及对脱粘缺陷的验收规范.利用激光剪切散斑方法对脱粘缺陷进行检测,分析激光剪切散斑方法对脱粘缺陷进行定量测量的检测精度.通过对已知间距缺陷进行定量测量,检测结果与实际缺陷尺寸吻合较好,检测精度在10％以内.结果表明该方法对脱粘缺陷的检测精度能够满足实际生产的检测需要.     

6156-T4铝合金焊接加筋薄壁结构剩余强度评估的CTOD方法

为保证飞机设计满足损伤容限性能要求,有必要对其进行剩余强度评估。针对6156-T4铝合金焊接连接薄壁结构进行了R曲线和剩余强度试验,判断了裂纹扩展经过筋条时的裂纹扩展路径,测量了母板和筋条两个方向的裂纹扩展速率,并采用不同的断裂准则和分析方法对单及双跨度多个初始裂纹长度焊接加筋薄板的剩余强度进行了预测。结果表明:裂纹扩展在经过筋条时,同时沿着母板和筋条继续扩展,筋条上的裂纹扩展方向垂直于母板且两个方向的裂纹扩展速率基本相同;采用净截面屈服准则进行剩余强度预测时会低估这种韧性较好的焊接连接薄壁结构的剩余强度;基于SINTAP-FITNET评价体系,以裂纹尖端张开位移(CTOD-δ5)作为裂纹尖端弹塑性表征参量进行剩余强度预测时,预测结果比采用K曲线预测方法精度高。     

P460NL1钢焊接热裂纹初探

采用纵向可调拘束试验对最新研制的多元微量合金高强钢Ｐ４６０ＮＬ１的焊接热裂性能进行了试验研究，理论分析和试验结果都表明，该钢种产生热裂纹的倾向很小。     

蒙特卡罗法在概率损伤容限分析中的应用

概述了蒙特卡罗法的一般原理，采用了一种新的伪随机数产生方法并进行了相关检验，然后结合概率损伤容限介绍了相关应用，讨论了随机变量的分布形式对于可靠性评定的影响。研究了基于蒙特卡罗法的随机裂纹扩展计算方法，用以计算含裂纹结构的可靠性，通过算例证明了其可行性。与传统方法相比较，该方法具有简明易用的特点。