腐蚀条件下结构耐久性分析裂纹扩展规律研究

建立了考虑腐蚀影响的耐久性分析相对小裂纹扩展公式。将腐蚀条件下结构使用过程简化为相互独立的停放预腐蚀和腐蚀疲劳过程。以一般环境下的耐久性分析相对小裂纹扩展公式为基础。考虑地面停放环境和腐蚀疲劳的影响。引入地面停放预腐蚀影响系数和腐蚀疲劳影响系数，建立腐蚀条件下考虑环境影响和应力水平的裂纹扩展模型。为腐蚀条件下结构耐久性分析奠定基础。     

LC4铝合金预腐蚀损伤疲劳寿命预测

在不同的腐蚀时间条件下,按ASTM标准对试验件进行预腐蚀试验,产生腐蚀坑,获得了腐蚀损伤的数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间与疲劳寿命之间的关系。用AFGROW软件预测不同腐蚀时间对试件疲劳寿命影响,预测值与试验值对比偏保守。建立了预腐蚀损伤试件的疲劳寿命预测的方法。     

预腐蚀铝合金腐蚀疲劳累积损伤规律研究

利用LY12CZ板材试件进行未腐蚀试件及预腐蚀后试件的二级加载及随机谱加载的疲劳和腐蚀疲劳试验,分析疲劳损伤累积的演化规律,发现LY12CZ板材试件纯机械疲劳与腐蚀疲劳累积损伤规律基本一致,且均为非线性;预腐蚀后试件与未腐蚀光滑试件高-低、低-高加载累积规律差异较大,并呈现出相反的结果;Miner理论能较好的适用于随机谱下的纯机械疲劳及腐蚀疲劳寿命估算.     

腐蚀环境下LC4铝合金疲劳累积损伤的竞争模型

本文进行了多种“疲劳 腐蚀”模式的损伤累积试验,研究了“机械载荷”和“腐蚀载荷”的相互影响,提出了腐蚀环境作用后疲劳累积损伤的竞争模型。与试验结果的比较表明在“疲劳 腐蚀 疲劳……”的加载模式下竞争模型与试验结果吻合较好。     

预腐蚀疲劳缺口系数(英文)

对在EXCO溶液中预腐蚀后的LC4CS光滑试件和缺口试件进行疲劳试验,得到不同预腐蚀时间的S-N曲线及预腐蚀疲劳缺口系数。通过分析腐蚀过程,阐述了腐蚀对疲劳缺口系数的影响机理,建立了描述预腐蚀疲劳缺口系数的两参数模型,并进行了试验验证。结果表明:LC4CS材料的疲劳缺口系数随预腐蚀时间呈现出先降后升的变化趋势,其拐点出现在剥蚀开始阶段。     

飞机结构疲劳寿命分析的一些特殊问题

简要介绍了当前飞机结构疲劳寿命分析中遇到的腐蚀疲劳、蠕变疲劳、振动疲劳和复合材料疲劳等特殊问题,回顾了解决这些问题已有的主要处理方法,并介绍了作者的一些研究成果,从疲劳寿命评估方法论的角度,讨论了处理这些问题还需要进行的基本研究.     

一种测量铝合金裸金属钝化速率的新方法

在研究金属材料尤其是敏感金属材料的腐蚀疲劳裂纹增长机理时，由于腐蚀疲劳裂纹尖端裸金属滑移面其裸露与钝化的快速瞬时性，要求有一种能够及时准确地测出金属材料裸金属面的瞬面钝化速率的实用方法。为此，本文设计了一种测试试件，提出一种不仅测量准确，而且带助一般材料试验设备可完成的裸金属钝化速率测试方法，这对进一步研究金属材料的腐蚀疲劳问题，具有一定的现实意义。     

预腐蚀后超载对LC4CS铝合金疲劳性能的影响

腐蚀会降低材料的疲劳寿命而超载则对疲劳寿命有增益作用.首先用加速腐蚀环境谱对无裂纹试件进行腐蚀试验,然后进行拉伸超载疲劳试验.实验结果表明,在等幅载荷谱前加上一个拉伸超载,并定义该超载值与等幅载荷谱的峰值比为超载比,那末超载比越大,超载对无裂纹试件的增益作用越明显,但在超载比一定的情况下,超载的增益作用由于腐蚀程度的增加而降低.因此,在构件寿命的初期,必须考虑超载对无裂纹寿命的增益作用,以得到较长的寿命指标,但在寿命的后期随着腐蚀程度的增加无需考虑超载增益.     

阳极氧化对7075铝合金疲劳性能的影响

研究了铬酸与硫酸阳极氧化对7075铝合金疲劳性能的影响,结果显示,铬酸阳极氧化在ΔK较小时,能显著降低7075-T6铝合金在空气中疲劳裂纹扩展速率以及在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率,而在ΔK较大时对疲劳裂纹扩展的速率几乎没有影响,却使腐蚀疲劳裂纹扩展速率明显增加.在实验室空气中经铬酸阳极氧化的铝合金的疲劳断口裂纹扩展的皱褶更为细致,腐蚀疲劳断口则几乎见不到裂纹扩展形成的辉纹.还发现ΔK在300～700 N/mm3/2之间,硫酸阳极氧化使7057-T6铝合金疲劳裂纹的扩展速率增大,只是当ΔK较大时增加的幅度不是十分明显,却能在较宽的ΔK范围内显著降低铝合金腐蚀疲劳裂纹的扩展速率.     

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的S—N曲线已基本完备，但是考虑腐蚀环境影响的S—N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后，LY12-CZ铝舍金材料的S—N曲线随日历年限的变化规律。首先，将试件暴露于加速腐蚀环境中，进行0年、3年、8年和13年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明：腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低，而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的S—N曲线具有较强的非线性，本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练，建立了日历腐蚀环境下材料S—N曲线的BP模型，仿真结果与试验结果吻合较好。     

基于分形理论的铝合金腐蚀损伤研究

对不同腐蚀时间作用下航空LY12铝合金的表面腐蚀损伤形貌进行试验研究。将分形理论引入到铝合金腐蚀损伤研究领域,对受腐蚀损伤铝合金的表面形貌的分形现象进行了分析。结果表明：在同一应力水平下,疲劳寿命随表面腐蚀形貌分维数的增加而减少。结构的疲劳寿命随分维数变化规律的研究将为受腐蚀铝合金结构的安全性评价提供新的思路和方法。同时提出了把腐蚀形貌分维数和腐蚀深度作为评价铝合金腐蚀损伤的指标。     

老龄结构分析中腐蚀坑与等效裂纹间的量化关系

通过对航空结构的主体材料LY12-CZ进行预腐蚀试验,得到在不同条件下的腐蚀坑尺寸,然后进行疲劳试验并得到试验件寿命,再利用蒙特卡罗(MonteCarlo)方法对Paris公式进行数值积分并求解非线性方程,从而确定了与已知尺寸腐蚀坑有相同寿命所对应的等效表面裂纹的尺寸,最后把等效裂纹和腐蚀坑的尺寸分别代到模拟软件AFGROW内进行寿命预测并和试验疲劳寿命进行了比较。结果发现,把腐蚀坑等效为具有相同寿命的表面裂纹时,等效表面裂纹的尺寸比对应腐蚀的尺寸小19.7%-22.5%。     

直升机结构腐蚀环境下的日历寿命估算

本文对常规的直升机结构定寿方法进行了改进和发展,综合考虑地面停放与空中环境对飞机结构使用寿命的影响,并依此建立了腐蚀环境影响系数;将Miner理论推广应用于评估腐蚀环境下的结构日历寿命,给出了在给定环境谱与载荷谱下的实际算例,验证了本文方法的可行性。     

飞机结构等效腐蚀损伤概率模型研究

为描述腐蚀对结构材料疲劳性能的影响,本文首先定义了等效腐蚀损伤的概念;其次通过结构件预腐蚀前后的疲劳寿命试验,得到了等效腐蚀损伤数据,并选取正态分布、从Gumbel第一型极值分布、Logistic分布、双参数威布尔分布及三参数威布尔分布等五种分布形式,对其进行了统计特征的研究。结果表明,等效腐蚀损伤较好地服从三参数威布尔分布。     

腐蚀环境对LC4CS铝合金疲劳裂纹闭合的影响

采用透射电子显微镜观察了３．５％ＮａＣｌ溶液中的ＬＣ４ＣＳ薄膜试样裂纹扩展，并用俄歇能谱仪对ＬＣ４ＣＳ铝合金边缺口试件在３．５％ＮａＣｌ溶液中腐蚀疲劳裂纹面进行了测试。结果表明，腐蚀介质使薄膜试样理解纹扩展，裂纹面有腐蚀产物生成；腐蚀疲劳裂纹面生成的致密的钝化膜抑制了腐蚀产物的进一步发展，分析认为，３．５％ＮａＣｌ溶液中ＬＣ４ＣＳ铝合金裂纹闭合与干燥空气中相同。     

军机某疲劳关键部位加速腐蚀当量关系研究

为评定飞机结构日历寿命体系,针对某框横梁下耳片根部三角区处腹板第1个铆钉孔部位,给出了地面停放局部环境谱和加速试验环境谱,并对加速试验环境谱进行了有效性检验。采用当量折算法和腐蚀程度对比法,给出折算系数,建立加速试验环境谱和地面停放局部环境谱作用下的当量加速关系。     

剥蚀对含孔试件疲劳寿命影响研究

剥蚀是影响老龄飞机结构完整性的重要因素之一。本文对LY12CZ铝合金含孔试件进行了预剥蚀疲劳试验,试验结果表明剥蚀使疲劳寿命下降,但其与剥蚀程度并不成正比。运用MSC.Marc中的单元"软化"技术模拟了剥蚀对试件应力分布影响,结果表明最大主应力不但与腐蚀深度有关,还与腐蚀形貌和位置有关。最后基于材料的初始不连续状态(initial discontinuity state,IDS),建立了评估剥蚀对含孔试件疲劳寿命影响的模型。预测值与试验结果比较表明,该模型预测结果精确,方法可靠。     

加速腐蚀环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响

依据对典型机场环境统计分析,编制了单向顺排碳纤维增强树脂基复合材料加速腐蚀试验环境谱,在此基础上进行了该材料试件的加速腐蚀试验和不同当量腐蚀周期试件的力学性能测试试验。试验结果显示,机场环境会对碳纤维增强树脂基复合材料基体造成损伤,且材料的疲劳寿命、弯曲强度和层间剪切强度三种力学性能随着腐蚀周期的延长呈现由小到大的规律递减。     

民用飞机蒙皮腐蚀研究

统计民用飞机蒙皮油漆涂层和基体材料腐蚀的种类,分析其腐蚀机理.提出飞机蒙皮腐蚀过程为:表面油漆涂层的老化破坏,环境中的腐蚀介质渗透铝合金表面的氧化膜层到达基体材料,然后基体材料出现点腐蚀坑,再进一步发展为其它腐蚀.