某型飞机L型材铆钉脱落故障分析

某型飞机在大修试车过程中发现隔框与L型材连接处铆钉脱落,L型材R区撕裂,对铆钉、隔框进行外观检查、ABAQUS有限元分析研究,得出故障原因为飞行过载导致铆钉剪切断裂,大修试车过程中振动导致铆钉脱落。针对此故障提出了相应的解决方案,为后续同类故障的排除提供指导和参考。     

碳-环氧复合材料壳体受力端框及其连接设计研究

受力端框连接问题是碳-环氧复合材料壳体结构工程应用中的一个重要问题。本文较系统地总结了过去研制工作中的经验教训,对全碳-环氧复合材料壳体结构的端框连接进行了强度分析,指出了存在的问题。为了解决受力端框的连接问题,本文提出了铝合金端框及其胶铆连接设计方案。较详细地论述了它的优点及解决热匹配和刚度匹配的具体措施。两个截锥壳试件常温和高温(130～135℃)外压试验结果表明,本文提出的方案及措施已成功地解决了碳-环氧复合材料壳体结构受力端框及其连接设计问题。     

2D-C_f/SiC复合材料蠕变断裂及损伤机理研究

研究了2D-C_f/Si C复合材料在空气中,温度分别为700℃和900℃,蠕变应力分别为50MPa、75MPa和100MPa条件下的蠕变断裂及损伤机理。运用拉森-米勒参数法拟合材料的蠕变断裂时间,使用扫描电子显微镜分析其微观组织和断口形貌以进一步揭示其蠕变断裂机理。结果表明:2D-C_f/Si C复合材料的蠕变断裂寿命与温度和应力密切相关,较高温度或应力会降低材料的蠕变断裂寿命;在蠕变过程中,材料除发生应力损伤外,还会发生氧化损伤;2D-C_f/Si C复合材料的氧化损伤比应力损伤对蠕变断裂时间有更显著的影响。     

42CrMo钢螺栓失效分析

某导弹发射架在进行第3次动载荷试验过程时,其上的一件42Cr Mo外六角高强度螺栓出现了断裂;通过对断口进行宏微观检查、电镜观察、金相组织检查、硬度检查及化学成分分析,确定了零件的断裂性质和断裂原因。结果表明:螺栓的断裂性质为原始裂纹引起的应力腐蚀断裂。由于螺栓在镀锌前存在原始微裂纹,造成了应力集中,并在随后的镀锌过程中出现了腐蚀现象;在试验过程中,由于弯曲应力和大气环境中氧、硫、氯、钠等腐蚀介质的共同作用,导致了螺栓的断裂。另外零件硬度值偏高,存在轻微的回火脆性,对断裂也有一定的影响。     

HIP-Re 组织及力学性能

采用粉末冶金热等静压技术制备了HIP-Re纯铼材料,分析了不同热处理状态对材料微观结构及室温和高温性能的影响。结果表明,热处理温度对材料拉伸性能影响较大,经1 800℃/1.5 h真空处理HIP-Re抗拉强度达到1 196 MPa,伸长率为19.1%;2 000℃抗拉强度达到69 MPa,伸长率达17%以上。粉末冶金铼的晶粒组织多为2～8μm细小等轴晶,HIP-Re断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂共同作用,高温断裂方式为晶间断裂与滑移断裂,在拉伸形变过程中,Re材料内部产生了大量协变的裂纹及微孔,裂纹扩展连接导致断裂。     

某型无人攻击机机身4框垂直型材失效分析

某型无人攻击机机身4框垂直型材是连接前起落架减震支柱和隔框的重要承力构件,使用中曾多次发生过严重裂纹或断裂故障.论文应用疲劳断裂理论分析估算了该构件的疲劳强度、裂纹形成寿命和出现微小裂纹后的裂纹扩展寿命,找出了断裂的根本原因,并在此基础上提出了使用维护建议,以供参考.     

浮空器管材结构连接方式比较及拉伸强度分析

浮空器结构件如吊舱、过渡架及推进支架等多采用金属管材连接。目前,浮空器管材结构连接缺乏使用工况下极限值实测数据,材料及连接方式选择的理论支撑尚有不足。据此,对常用管材的不同连接方式进行比较及断裂分析。研究中铝合金和钛合金管材分别采用螺接及焊接的方式进行连接,测试样品的力学性能并结合仿真分析验证其断裂原因。结果表明:TA1钛合金管材采用焊接连接方式,相对螺接方式连接强度提高 87.9%;6061铝合金管材采用螺接连接方式,相对焊接方式连接强度提高 39.3%。2A12铝合金管材焊接连接强度优于螺接连接强度。同时,分析断裂原因发现,管材形变是影响焊缝连接强度的重要因素;应力集中易发生在管材端部连接处,导致端部焊缝发生断裂;管材形变会使母材断裂时伴有撕裂现象,进一步降低管材的最大连接强度。     

典型蒙皮框桁结构产品高效装配工艺研究

为提高某典型蒙皮框桁结构产品端框钻导孔的工作效率,提出去除用样板划桁条轴线、改用在端框钻孔机上钻桁条定位孔的方法,考虑程序可读性和运行时不易出错,选用分开钻铆钉底孔和桁条定位孔的方案。根据实际装配情况对桁条定位孔进行轴向偏差补偿,并设计钻划一体式刀,在钻桁条定位孔时进行划窝,整体效率提升1.3倍。     

TTCAN总线的节点设计

针对某燃气涡轮发动机发生的GH4169合金螺栓断裂故障,通过对故障螺栓进行断口宏微观观察、化学成分分析、硬度检测和金相组织分析,以及对未发生断裂失效的螺栓和螺母进行检查与分析,确定了该燃气涡轮发动机螺栓断裂性质为镉脆断裂;与螺母表面的镀镉层紧密接触、受到拉应力的作用以及工作温度较高,是导致螺栓发生镉脆断裂的主要原因。为此,提出了在涡轮后机匣连接部位选用GH4169合金螺母,并在发动机热端零部件连接件中避免使用镀镉层进行表面防护等建议,可供排除类似故障时借鉴。     

夹层平钣油箱端框总体弯曲时惯性矩当量方法分析

本文通过对夹层平钣油箱端框的受力研究和计算结果的分析,指出计算此类油箱端框总体弯曲强度时,采用传统的惯性矩当量方法是不够合理的。现提出了新的当量方法。供共同探讨和验证。     

民用飞机球面框结构设计研究

球面框是民用飞机增压舱的端框,其设计应重点放在以损伤容限安全为基本准则,从球面框的受力分析出发,介绍了一种典型的薄板加筋铆接式球面框结构,以期对球面框的设计起一定的参考和借鉴作用。     

大型运输类飞机典型机身框段坠撞特性分析

为了研究大型运输类飞机坠撞特性及失效模式，发展机身框段结构有限元建模及坠撞仿真技术，首先设计加工三框两段全尺寸机身框段试验件(含2套三联座椅和4个FAA混Ⅲ假人)；其次通过开展坠撞试验获得其坠撞变形及响应特性；最后建立经试验验证的机身框段有限元模型，并进一步评估其撞击不同地面(混凝土地面和软土地面)时的响应特性。结果表明，在6.02 m/s坠撞速度下，客舱地板上部区域基本保持完整，客舱地板下部区域发生了较大变形与破坏，产生3处塑性铰；货舱地板横梁一侧在其与机身框连接处发生断裂，导致同侧的客舱地板峰值加速度明显大于另一侧，最大峰值加速度和撞击力分别为427.7 m/s²和290.8 kN。有限元模型能够准确模拟客舱地板下部的3处塑性铰、货舱地板横梁与机身框连接处的失效情况等，且在速度、加速度等方面与试验结果吻合较好，仿真结果表明机身框是主要的吸能部件，占总吸能量的40.7%；当机身框段撞击不同地面时，由于软土地面发生变形并吸收了部分冲击能量，导致机身变形模式发生改变，并降低了传递给乘员的峰值加速度。     

航空发动机反推力装置安装座断裂分析

在某发动机反推力装置整机试验过程中,1处作动筒安装座发生断裂。为确定故障原因,对断裂安装座进行宏观检查、断口分析、材质分析及有限元分析等。结果表明:安装座前侧安装边棱边与座身转接处首先发生高周疲劳断裂,该处断裂后造成构件结构失稳,在试验载荷的进一步作用下导致另外2个安装边发生瞬时断裂;疲劳源区存在的缩孔缺陷导致该处产生应力集中,对安装座过早疲劳开裂有促进作用;合金成分中Cu元素含量超标导致组织中析出大量θ脆性相,从而降低了合金强度,这也是安装座过早疲劳开裂的原因。对铸造工艺和无损检测工序提出了改进建议以避免此类故障再次发生。     

喷射沉积过程中显微组织的形成机制

通过对沉积还纵剖面的组织分析，发现沉积坯在进缘、上下表面及中心部位的显微组织明显不同。边缘及上下表面区试样的退火试验研究表明，细小的枝晶碎块在高温退火过程中发生凝共和粗化，并导致近球状晶粒组织的形成。试验确定其生长服从：D2-D02=6.37×1020e(-70036.1/T)·τ，晶界迁移激活能Qg=582KJ／mol。并依赖于两种机制：（1）在喷射沉积过程中无强烈变形枝晶的均匀化；（2）变形及断裂枝晶的生长和粗化。     

典型飞机壁板结构的抗屈曲优化设计与试验验证

加筋壁板是飞机机身和机翼中常见的典型承力结构,其在轴压和机身弯矩载荷作用下极易发生屈曲失效,严重制约飞行器安全性能与服役周期。飞机结构静强度校核时多采用经验公式进行工程计算,其中加筋壁板结构承载能力的工程计算与机身框结构端部支持系数的选取密切相关。现有飞机型号研制中端部支持系数的选取通常较为保守,结构安全裕度大、质量冗余,阻碍了飞行器轻量化水平的进一步提升。为此,首先基于欧拉长柱失稳理论,建立了基于切缝法的典型飞机壁板结构端部支持系数仿真计算模型;同时深入分析了端部支持系数与加筋壁板结构和支撑框段的耦合作用关系;进一步地,分析了框、长桁等结构特征参数对端部支持系数的影响规律,并分别开展了框、长桁-蒙皮以及框-长桁-蒙皮协同优化的飞机壁板结构抗屈曲设计;最后,基于增材制造缩比样件和轴压屈曲试验,验证了典型壁板结构抗屈曲优化设计方法的有效性。所建立的仿真分析模型和优化设计方法实现了飞机壁板结构抗屈曲性能的有效提升,对进一步提升飞机性能指标具有重要意义。     

N5单晶含取向差TLP接头显微组织与断裂机理

为研究N5单晶含取向差TLP接头组织和断裂机理,制备了有取向差和无取向差的接头。对接头微观组织进行SEM检测,跨焊缝进行了EBSD检测,并对接头进行了高温持久拉断试验。结果表明,两侧母材存在10。取向差时焊缝中心无法实现单晶化而形成晶界,晶界处元素偏聚导致在降温过程中形成碳化物和硼化物的第2相粒子;断口分析表明B接头以准解理形式断裂,裂纹起源于第2相粒子。     

CA-FEM模拟β21S合金多道次热变形过程中的组织演变

本研究基于一种改进的元胞自动机(CA)与非线性有限元(FEM),建立了多道次热变形过程CA-FEM模型,模拟了β21s合金多道次非等温热压缩过程中的组织演变过程.通过有限元分析获得温度场、应变场、应变速率场等局部参数,作为元胞自动机模型的输入,模拟得到坯料心部与端部在多道次热变形过程中的组织演变特征.模拟过程中综合考虑热变形、静态再结晶、亚动态再结晶和动态再结晶等物理冶金现象.结果表明,坯料的局部热变形参数对组织演变影响较大,坯料心部再结晶程度大于坯料端部,心部组织细化效果优于端部.变形过程中的动态再结晶起主要的晶粒细化作用.     

步进电磁铁连接螺钉的氢脆断裂

步进电磁铁螺钉在运行过程中产生了早期断裂破坏。为了查明故障产生原因,对螺钉断口进行了宏观及扫描电镜观察、能谱分析、金相组织分析、硬度及含氢量测定,确定该批螺钉不属于疲劳断裂,而是由于硬度强度偏高,加剧了吸氢作用所致。螺钉断口具有氢脆沿晶断口及氢致准解理形貌,属于氢脆断裂特征。针对工厂实际生产中镀锌除氢工序不合理及螺钉根部加工刀痕等缺陷,提出了改进措施,建议增加除氢烘烤时间,批量小螺钉采用滚压制造。     

粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温疲劳裂纹扩展速率测试与分析

FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。FGH96惯性摩擦焊接头的细晶组织对裂纹扩展的阻碍作用使得其裂纹扩展速率小于母材。母材和接头断裂路径均为穿晶断裂。     

某型飞机零号框损伤修复技术研究

针对某型飞机中机身零号框多处损伤的现象,根据损伤产生特点及结构描述,利用有限元方法,模拟零号框局部修补后状态,对修复该腹板的可行性进行分析,并对其进行加载计算,结果表明:修补后零号框无法满足强度要求;在更换零号框腹板过程中,采用组合式引孔衬套替代原引孔方式,解决了二次引孔易超差的难题,为今后族类飞机框腹板及改型机的修复提供了参考.