應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法對(duì)預(yù)腐蝕損傷鋁合金2524疲勞壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

1、腐蝕是金屬結(jié)構(gòu)失效的重要原因之一，航空結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷常常造成一些災(zāi)難性事故。機(jī)身結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度鋁合金處于含氯化物的腐蝕環(huán)境時(shí)很容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕損傷。點(diǎn)蝕坑作為應(yīng)力集中源，是裂紋容易萌生處，疲勞裂紋優(yōu)先從腐蝕坑處萌生。腐蝕坑的應(yīng)力集中情況跟腐蝕坑的深度、大小和形狀等特征參數(shù)有關(guān)。因此，定量研究腐蝕坑特征參數(shù)與應(yīng)力集中系數(shù)關(guān)系，用應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法對(duì)含腐蝕損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)具有重要的研究?jī)r(jià)值。
　　本文主要研究了腐蝕坑特征參數(shù)與應(yīng)力集中

2、系數(shù)的關(guān)系及用應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法對(duì)腐蝕預(yù)損傷鋁合金2524進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)。
　　首先，用光學(xué)顯微鏡KeyenceVHX-600和白光共聚焦顯微鏡NikonECLIPSEL150對(duì)腐蝕溶液浸泡后的2524鋁合金板材試驗(yàn)件的表面腐蝕損傷形貌進(jìn)行了觀測(cè)。獲得了表面腐蝕形貌的原始數(shù)據(jù)，提取了不同腐蝕浸泡時(shí)間腐蝕坑深度、周長(zhǎng)、面積、曲面面積等特征參數(shù)。討論了腐蝕浸泡時(shí)間對(duì)預(yù)腐蝕損傷程度的影響。對(duì)腐蝕損傷特征參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。
　　其次

3、，采用三維有限元模型，系統(tǒng)地研究了單軸拉伸條件下表面含半橢球形腐蝕坑缺陷長(zhǎng)方體的應(yīng)力分布情況，討論了腐蝕坑缺陷的表征參量與應(yīng)力集中系數(shù)的相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)腐蝕坑特征參數(shù)ab/2c2可以很好的用于描述腐蝕坑處的應(yīng)力集中狀況與腐蝕坑幾何特征的變化關(guān)系，給出了擬合的經(jīng)驗(yàn)公式。并根據(jù)一次腐蝕坑應(yīng)力集中系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，建立了計(jì)算含二次腐蝕坑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中系數(shù)估算公式。對(duì)光滑板材試驗(yàn)件和圓孔板材試驗(yàn)件用ANSYS進(jìn)行了實(shí)體建模分析，根據(jù)提取的腐蝕坑特征參

4、數(shù)，分別用單腐蝕坑和多腐蝕坑來(lái)建模模擬試驗(yàn)件的腐蝕損傷情況，計(jì)算得到了不同腐蝕預(yù)損傷時(shí)間試驗(yàn)件的應(yīng)力集中系數(shù)。
　　接著，用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，測(cè)試了鋁合金2524圓孔板材試驗(yàn)件和光滑板材試驗(yàn)件共12條S-N曲線。分析了疲勞S-N性能數(shù)據(jù)與腐蝕損傷時(shí)間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腐蝕預(yù)損傷時(shí)間對(duì)于材料疲勞行為有一定的影響。基于應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法估算了試驗(yàn)件的S-N曲線，并與測(cè)試的S-N曲線進(jìn)行了對(duì)照，兩者較好的吻合。最后，用應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法估算