钛合金结构损伤容限设计可行性研究

对飞机结构常用金属材料损伤容限特性进行了对比分析,针对TC4和TA15损伤容限特性较差的缺点,研制出两种超低间隙（ELI）钛合金TC4ELI和TA15ELI,并对其进行结构损伤容限设计可行性论证。进行了两种超低间隙钛合金和普通钛合金裂纹扩展寿命、剩余强度和疲劳全寿命对比实验。实验结果表明：具有片层组织的超低间隙钛合金相对于普通成分钛合金断裂韧性和裂纹扩展特性有明显改善,剩余强度和疲劳全寿命相当;应力水平相当时,超低间隙钛合金工程可检裂纹扩展寿命比航空结构中常用铝合金稍长。因此,对于超低间隙钛合金TC4ELI和TA15ELI可以进行损伤容限设计。     

基于断口分析的钛合金轮内部缺陷损伤容限

为进行某轮损伤容限设计,开展了裂纹扩展断口分析和仿真分析研究。由断口分析可知:疲劳源为一处内部自然缺陷;依据疲劳辉纹确定了裂纹扩展速率;在裂纹长度为2 mm附近,裂纹扩展速率明显增大,为第一、第二加载阶段转换区域;裂纹稳定扩展区裂纹长度与裂纹扩展速率呈双对数线性关系;应用列表梯度法和Paris公式法反推了第二加载阶段的疲劳寿命,与该阶段实际循环次数的最大误差是163%。裂纹稳定扩展阶段裂纹扩展仿真值与断口反推值吻合;非稳定扩展阶段仿真值与断口反推值的最大误差为-215%;基于以上研究,合理确定了某离心轮内部裂纹表面扩展停机检测周期。该类轮非稳定、失稳扩展阶段寿命占内部裂纹表面扩展阶段寿命的比例达248%~357%,因此准确计算具有重要意义。     

钛合金层合梁SPF/DB制造工艺研究

钛合金层合结构因具有较高的损伤容限而受到重视,并成为超塑成形/扩散连接技术应用的一个新方向.通过采用先超塑成形再进行热等静压扩散连接成为整体构件的SPF/DB组合工艺方法,可以实现钛合金层合结构波纹工字梁的制造,其外形尺寸、微观组织和性能等基本能满足设计使用要求,但其工艺参数仍有待通过深入研究进一步优化.     

耐久性/损伤容限设计简介

概述了飞机结构耐久性／损伤容限设计的基本思想、设计规范及耐久性／损伤容限设计基本理论及方法，供设计人员参考。     

复合材料层压结构的损伤容限设计

简要介绍了飞机机体中复合材料层压结构损伤容限设计的特点及其设计要点。     

起落架结构损伤容限设计初步探讨

本文探讨了有关起落架结构损伤容限设计的强度设计逻辑程序。给出了损伤容限要求,疲劳使用载荷谱及环境腐蚀影响的疲劳分散系数,以及依据表面裂纹长度估算深度公式。探讨了用由裂纹扩展速率积分而得的S-N曲线按Miner理论进行结构断裂分析方法。给出了用裂纹扩展增量描述的疲劳损伤,以及按裂纹扩展损伤等效原则的试验应力谱折算公式。     

广义损伤容限评定与设计专家系统

广义损伤容限评定与设计专家系统王生楠,傅祥炯（西北工业大学飞机强度所,西安,７１００７２）ＥＸＰＥＲＴＳＹＳＴＥＭＦＯＲＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤＥＡＭＡＧＥＴＯＬＥＲＡＮＣＥＡＳＳＥＳＳＭＥＮＴＡＮＤＤＥＳＩＧＮ￥ＷａｎｇＳｈｅｎｇｎａｎ;ＦｕＸｉａｎ...     

无损检测与飞机损伤容限设计

本文概略介绍了无损检测技术在飞机损伤容限设计中的地位和作用，并通过对歼七飞机平尾大轴的疲劳试验，获得疲劳裂纹的形成过程及扩展特性，从而为飞机损伤容限设计提供可靠数据。     

大规格损伤容限钛合金TC4-DT的研制及应用

为了满足新一代战斗机对大规格损伤容限钛合金的需求,开展了TC4-DT钛合金大规格棒材与锻坯的成分与组织控制、大型锻件热处理过程中的显微组织控制、材料与锻件的制造过程控制、零件的疲劳强化等研究。经过大型铸锭熔炼、大规格棒材和锻坯试制、大厚度锻件试制、结构设计与制造,结果表明：损伤容限钛合金TC4-DT大型铸锭的成分均匀、大型锻坯和大厚度锻件的抗拉强度变异系数降至约2%,激光冲击、喷丸和冷挤压等对该合金的寿命增益效果显著。损伤容限钛合金TC4-DT在新一代战斗机上获得了广泛应用。     

改善复合材料结构损伤容限的设计方法

介绍了国外改善复合材料结构损伤容限的设计方法,提出了在设计中应注意的问题。     

组织类型对钛合金损伤容限性能的影响及电镜原位观察

采用扫描电镜(SEM)原位拉伸、原位疲劳方法研究TA15钛合金三种类型组织的裂纹尖端形状和疲劳裂纹扩展速率及扩展过程,并与宏观力学性能对比.结果表明,片状组织由于裂尖钝化、裂纹扩展路径曲折及分枝,损伤容限性能比等轴、双态组织好,即断裂韧性最高,疲劳裂纹扩展速率最低.     

钛合金叠形波纹管的设计和制造

用有限元分析软件对叠形波纹管进行了结构设计,采用扩散连接方法和应力松弛技术制备了TA15钛合金叠形波纹管结构件.对高温扩散焊接叠形波纹管扩散连接界面微观组织、母材的晶粒度、材料的性能损失、气密性、刚度进行了分析和测试.结果表明采用扩散连接技术制备的叠形波纹管焊接接头良好,满足气密性、强度、刚度和疲劳性能要求.     

钛合金航空构件的LAM成形技术

介绍了基于激光熔覆技术的LAM快速制造技术.对激光成形系统的各组成部分进行了较详细的描述和说明.指出了钛合金航空构件LAM成形的技术特点和优势,给出了铸造、机械加工、LAM等加工方法的周期、费用等不同因素的对比.结合Ti-6Al-4V的机械性能数据,分析了不同热处理制度对组织和性能的影响.同时给出了激光成形Ti-6Al-4V的疲劳性能,对比了轧制退火、再结晶退火、β退火等不同退火态的裂纹扩展速率,最后展望了LAM技术的应用前景.     

基于人工神经网络的钛合金焊接接头机械性能预测

采用多层前向反馈神经网络模型,对钛合金钨极氩弧焊的焊接接头机械性能进行了模拟和预测.其中,输入参数包括钛合金成分、冷却速度和热处理参数;输出参数包括5个重要的机械性能,即极限抗拉强度、延伸率、断面收缩率、屈服强度和硬度.详细分析了铝和钒这2种元素对机械性能的影响.     

基于墩头轮廓钛合金铆接夹具的优化设计

针对某型号机在弹塑性理论和逆向工程的基础上,采用普通铆接方式,通过计算和数值模拟对铆接的夹具进行优化设计。结果表明,此夹具的优化设计可使铆接后的干涉量均匀度大大提高,残余应力分布更合理且得出了铆接后干涉量检测的重要评估手段,为飞机制造过程中工艺的优化和装配效率的提高提供重要参考价值。     

英制轻型钛合金高锁螺栓的国产化研究

介绍了英制轻型钛合金高锁螺栓的结构特点,重点分析了其制造加工工艺难点,短螺纹收尾强化技术和考虑涂层的螺纹尺寸变化,并对研制件的性能进行了评估。     

轻型英制钛合金高锁螺栓制造工艺技术

介绍了轻型英制钛合金高锁螺栓的产品特点,叙述其关键制造加工技术,如全型面磨削、短螺纹收尾成型、铝涂层表面涂覆等,实现了轻型高锁螺栓的国内制造。     

振动辅助钻削对CFRP/钛合金叠层结构孔径阶差影响规律实验研究

在飞机部件装配过程中,CFRP/钛合金叠层结构的连接十分常见,而由于两种材料迥然不同的材料性能,导致制孔后存在孔径阶差,严重影响了CFRP/钛合金结构的疲劳强度。本文开展了低频轴向振动辅助钻削的正交实验,分析了低频振动辅助钻削工艺参数与切削力和切屑形态的关系以及工艺参数对CFRP/钛合金孔径阶差的影响。结果表明,由于低频振动辅助钻削刀具的周期性进给,钛合金切屑由连续长切屑变为扇形短屑,减少了对CFRP的扩孔效应,钻削区域切削热降低,平均轴向力降低;另外,振幅和进给量对孔径阶差的影响较为显著,而主轴转速的影响较小,且孔径阶差随着振幅的增大先减小后增大,随着进给量的增大而增大。通过试验验证和分析,确定面向孔径控制的最优工艺参数组合方案：主轴转速为600 r/min、进给量为0.02 mm/r、振幅为150μm。