Al-TiO2-C系原位合成铝基复合材料高温拉伸性能及断裂机理

讨论了Al-TiO2-C反应系原位反应合成铝基复合材料的常温和高温拉伸性能及其断裂机理.当C/TiO2摩尔比为0时,增强相由α-Al2O3和Al3Ti组成,随C/TiO2摩尔比的增加,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比为1时,Al3Ti基本消失.室温抗拉强度和延伸率随C/TiO2摩尔比的增加而同步提高,分别由250.4 MPa和4.0%上升到350.8 MPa和6.0%.SEM观察发现有的Al3Ti自身解理开裂,并在四周形成较大韧窝,拉伸时裂纹核可在Al3Ti棒中和基体中α-Al2O3的聚集处形成,并分别在棒的解理面和基体中扩展引起断裂.高温时,热错配应力促使裂纹核先于基体在Al3Ti棒与基体的界面萌生扩展,Al3Ti从基体中脱离,断口出现洞坑,C/TiO2摩尔比为1的复合材料在727K时,拉伸强度降为93.3MPa,延伸率升为11.0%.     

材料裂纹型损伤愈合过程观测

对预制裂纹型损伤的愈合过程进行了实时原位观察，结果发现裂纹愈合过程分为裂尖钝化、裂纹分节、裂腔球化、孔洞愈合及质量均匀化等几个明显阶段。所得结果与金相法得到的纯铁的裂纹愈合过程相符，通过建立相关裂纹愈合模型分析认为裂纹愈合过程必须满足一定的热动力学条件，空位迁移是裂纹愈合的主要机制。     

考虑小裂纹特性的裂纹扩展数值分析方法及实验验证

为了对工程断裂关键件进行全面的损伤容限分析,需要发展一种能够考虑小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展数值分析方法。在Paris公式的基础上基于镍基粉末高温合金小裂纹扩展行为特点,提出了一种小裂纹加长裂纹阶段的裂纹扩展物理力学过程描述,并以此建立了裂纹扩展速率模型。同时考虑到工程应用,将该模型通过FRANC3D软件的用户子程序,与有限元方法结合,构建了一种可分析实际工程结构例如航空发动机涡轮盘上疲劳裂纹扩展的数值分析方法。针对带初始缺陷的FGH96合金标准试棒进行了裂纹扩展数值分析,并与开展的裂纹扩展寿命实验进行了对比。数值计算结果与实验结果吻合较好,表明该方法能够充分考虑小裂纹阶段的裂纹扩展行为特点,适用于分析工程结构疲劳裂纹扩展的全过程。     

某型导引头惯性传感器封装胶裂纹分析

惯性传感器是某型导引头的重要组成部分,在维修过程中发现该惯性传感器表面的封装胶出现批量裂纹故障。对封装胶开裂原因进行分析,通过试验验证了封装胶裂纹对传感器性能的影响,根据开裂原因制订了封装胶裂纹修复措施。     

外套螺母折叠故障分析及预防

1992年底，强5Ⅱ型飞机5批18架总装检验时发现，连接等量协调活门的液压导管上的一个外套螺母（材料为45号冷拉六角钢）有一条纵向裂缝，经电镜检查发现，裂缝两侧有严重脱碳层，深度为0．18～0．22mm。此事引起了公司有关部门的的重视，及时部署了复查工作（包括库存的、已装机的和在制品螺母），共复查螺母25164件，其中有疑点的308件，占复查总数的1．2％。具体复查方法是，选4件未装机、有疑点螺母送理化中。C进行试验分析，结果3许未发现问题，1件为原材料折叠，两侧脱碳层深度为0．09mm．另从中央仓库选4件复查，经目视有严重表面缺…     

基于扩展有限元的改性双基推进剂的开裂过程模拟研究

为研究和模拟改性双基推进剂(CMDB)在准静态条件下的断裂特性,利用扩展有限元XFEM技术,建立了中心直裂缝含加载平台的圆盘形三维模型。基于线粘弹性理论,通过单轴拉伸实验直接获取改性双基推进剂的最大拉应力8.21MPa,作为仿真模型中裂纹粘聚区的断裂强度,模拟了固体推进剂在静态加载条件下裂纹实时扩展过程。结果表明实验和仿真过程中裂纹均首先呈I型扩展,最后以复合断裂形式扩展失效。讨论了推进剂在压缩断裂过程中裂纹扩展区的应力变化对裂纹扩展的影响,发现实验预期结果与仿真结果符合性良好,说明扩展有限元法能够为改性双基推进剂断裂过程的数值模拟提供新的方法。     

纤维棒直径对轴编C/C复合材料拉伸强度的影响

为了研究增强相尺度对轴编C/C复合材料拉伸性能的影响,通过对具有不同直径纤维棒的材料微结构的观测,结合材料的细观和宏观力学性能实验,研究了纤维棒直径引起的材料拉伸性能变化。结果表明:在编织参数不变的情况下,纤维棒直径增加,棒内大尺度裂纹增多,降低了材料的拉伸强度,但模量变化不明显。     

高温合金涡轮转子叶片裂纹形成机理

高温合金涡轮转子在经历过多次发动机试车后荧光检查发现叶片根部存在裂纹,对涡轮转子叶片裂纹进行分析。结果表明,涡轮转子叶片裂纹位于叶片根部进出口薄壁区,裂纹的开裂模式为高温疲劳开裂,属于低周疲劳,为寿命型失效。试车过程中转子叶片根部应力集中部位在高温及交变应力的交互作用下,叶尖根部应力集中区域发生蠕变和晶界择优氧化,高温蠕变和沿晶氧化相互促进,导致叶片根部的晶界弱化开裂,形成了疲劳源区,进而在后续工作过程中发生高温疲劳扩展。     

声发射技术在试件疲劳试验中的预警作用

将声发射动态无损检测技术引入试件疲劳试验中,通过对试验过程中声发射信号的分析,获取试件的初始裂纹数据.证明声发射技术可以发现试验中试件的初始裂纹,并对其破坏具有预警作用.     

某动力涡轮盘裂纹扩展寿命研究

为研究某动力涡轮盘GH4169合金的疲劳裂纹扩展特性,基于Paris公式建立裂纹扩展模型,完成3维裂纹扩展过程的有限元仿真分析,确定试验方案;采用电火花加工工艺在轮盘不同考核部位预制模拟裂纹,以缩短裂纹萌生时间;在高速旋转试验台上进行高温低循环疲劳裂纹扩展试验,试验过程中,在20500 r/min上限转速下进行9000次循环未发现裂纹,提速10%后进行3000次循环发现裂纹;又进行1700次循环,轮盘破裂。试验结束后,利用扫描电镜对疲劳断口进行观察,获得断口宏观、微观特征。将仿真结果与试验结果进行对比,表明仿真分析计算得到的裂纹扩展速率与试验结果有较好的符合性。     

三维非平面裂纹扩展参数化模拟方法

发展一种基于有限元方法（FEM）的自动模拟三维非平面裂纹扩展的模拟方法。该方法采用参数化建模的方式建立裂纹体,以镶嵌裂纹体的方式在结构中插入裂纹,然后通过有限元计算得到裂纹扩展参量,自动更新裂纹体从而模拟裂纹的扩展过程。通过模拟三个裂纹扩展算例,计算了裂纹扩展循环数,对比试验结果,误差分别为195%、161%、21%。结果表明:该方法能够模拟三维非平面裂纹的扩展并计算扩展寿命,具有一定的精度和适用性。      

基于某型发动机特殊状态杠杆的状态分析

某型发动机特殊状态接通连杆的杠杆在磁力探伤检查过程中,发现零件表面出现裂纹。依据杠杆的工作原理,对零件的固有特性、受力进行分析,结合理化试验检测,对其进行风险评估,确认裂纹不影响发动机装机使用。     

激光焊接螺栓组件焊缝开裂失效分析

GH6159合金/GH4169合金激光焊接螺栓组件,在试验后发现螺栓顶端焊缝处存在裂纹。为分析螺栓组件裂纹产生原因,对裂纹螺栓进行断口和金相分析,确定裂纹的性质为过载断裂,裂纹从焊合区和未焊合区的界线起始,沿焊接深度方向扩展。为分析裂纹产生规律,采用金相法测量焊接深度,发现裂纹处焊接深度大多比非裂纹处焊接深度小,且焊接深度不满足设计要求。对螺栓组件使用情况和强度进行分析确定,弹簧片优先受力,使得焊接结构承受较大载荷,焊接薄弱处因焊接有效承载面积小而过载破坏,是开裂的主要原因。提出了结构和焊接优化措施,在试车过程中螺栓组件开裂问题未复现,说明采取的优化措施有效。     

广布损伤的试验研究与有限元分析

 通过对无钉载3排平行孔平板和无钉载3排交错孔平板从无裂纹开始的疲劳试验,发现应力大小对是否出现广布损伤(MSD)有重要影响,首裂孔和断裂排位不总是一一对应。在试验中观察到了MSD的竞争现象,证实了群发小裂纹也是MSD中一种重要的破坏形式。采用FRANC2D/L建立了对生裂纹、非对生裂纹和单裂纹3种开裂模式的有限元模型。计算结果表明:短裂纹扩展过程中,裂纹间干涉效应不明显,3种模式的应力强度因子增长趋势相近;而对于长裂纹,试验和有限元计算都证明了裂纹间的干涉显著地加快了裂纹的扩展。     

飞机起落架使用可靠性的统计

 <正> 1.检查周期内裂纹尺寸的分布规律 令F_D(xX)为发现裂纹尺寸X的概率,F_D~*(X)=1-F_D(x)为漏检概率。现已推荐了F_D(X)的各种函数形式。裂纹的检测概率选用Weibull函数型     

HB4-49-76收紧螺母验证试验

收紧螺母组合是飞机管路系统广泛采用的一种标准件。收紧螺母组合中所用收紧螺母HB4-49-76系采用30CrMnSiA钢制造,抗拉强度σ_b=100ks/mm~2,在收压过程中发现部分收压螺母在缩颈部位有裂纹(见图1),有     

SiCp／LD10复合材料原位拉抻断裂行为研究

采用扫描电镜下的动态拉伸手段,原位观察ＳｉＣｐ／ＬＤ１０复合材料在动态受载条件下复合材料内部裂纹形成、扩展直至断裂的全过程,结果发现裂纹主要在ＳｉＣ和基体截面、断裂颗粒和内部原始缺陷处形核,整个裂纹的生长过程 裂纹前端应力集中区内多个微裂纹形核、长大,相互连结,然后汇集到和主应力垂直方向上,形成宏观裂纹。     

HPb59-1接嘴开裂原因分析

外场发现某架飞机补氧系统氧气泄露,经检查是由于安装在氧气瓶上的HPb59-1接嘴开裂导致。通过对接嘴裂纹进行理化分析,查找造成裂纹的原因,并提出预防该裂纹的措施,供相关人员借鉴。     

SiCp/LD10复合材料原位拉伸断裂行为研究

采用扫描电镜下的动态拉伸手段,原位观察ＳｉＣｐ／ＬＤ１０复合材料在动态受载条件下复合材料内部裂纹形成、扩展直至断裂的全过程,结果发现裂纹主要在ＳｉＣ和基体截面、断裂颗粒和内部原始缺陷处形核,整个裂纹的生长过程是在主裂纹前端应力集中区内多个微裂纹形核、长大,相互连结,然后汇集到和主应力垂直方向上,形成宏观裂纹。     

某型飞机液压油箱内部隔板变形故障分析

在进厂大修过程中,发现多架某型飞机液压油箱内部的隔板出现变形和疑似裂纹的质量问题。通过分析该故障的发生机理,复查修理过程,最终确定故障原因是该型飞机液压油箱增压系统存在设计缺陷。