点蚀疲劳寿命估算的投影面积法

论文摘要

飞机结构上大量使用的铝合金材料对腐蚀介质是十分敏感的,腐蚀与疲劳载荷的协同作用导致的腐蚀疲劳问题直接影响着飞机结构的完整性和使用安全性。腐蚀损伤类型众多,点蚀是现役飞机结构主要的腐蚀损伤类型之一。飞机结构分解检查和预腐蚀疲劳试验结果表明:疲劳裂纹萌生于蚀坑,结构表面出现的点蚀坑缺口与结构疲劳寿命下降有密切的关系。因此点蚀疲劳寿命估算具有重要的研究价值。本文对现有的疲劳寿命估算模型进行了简要的回顾和总结。通过分析材料腐蚀试验数据和退役飞机结构分解检查数据,研究了飞机铝合金结构点蚀坑的几何尺寸。提出一种估算点蚀疲劳寿命的投影面积法。本方法选择点蚀坑的投影面积作为腐蚀损伤特征量,基于Murakami投影面积模型,给出一种疲劳缺口系数计算公式,利用一般环境（干燥空气）中的S-N曲线,按照名义应力法估算点蚀坑结构的疲劳寿命。采用本方法预测了2024-T3和7075-T6两种铝合金预腐蚀试件的疲劳缺口系数和腐蚀疲劳寿命。计算结果表明:预测值与试验值的变化趋势一致,两者符合较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 飞机结构腐蚀损伤类型及其对结构疲劳寿命的影响
• 1.2.1 飞机结构中常见的腐蚀损伤类型
• 1.2.2 点蚀坑形成机理
• 1.2.3 腐蚀对飞机结构疲劳寿命的影响
• 1.3 国内外相关研究进展
• 1.4 本文研究内容和意义
• 第二章 腐蚀疲劳寿命分析方法回顾
• 2.1 引言
• 2.2 影响材料和结构疲劳行为的主要因素
• 2.3 腐蚀环境下的疲劳寿命估算方法
• 2.3.1 腐蚀环境下的疲劳裂纹形成寿命估算方法
• 2.3.2 腐蚀条件下的疲劳裂纹扩展寿命估算方法
• 2.4 预腐蚀疲劳寿命估算方法
• 2.4.1 C 系数模型
• 2.4.2 基于人工神经网络的DFR 模型
• 2.4.3 预腐蚀EIFS 模型
• 2.5 腐蚀疲劳寿命分析方法的简要评述
• 第三章 点蚀疲劳寿命估算的投影面积法
• 3.1 引言
• 3.2 点蚀坑的几何特征
• 3.2.1 点蚀坑形貌特点
• 3.2.2 点蚀坑尺寸
• 3.3 缺口应力集中
• 3.4 Murakami 模型
• 3.5 点蚀坑疲劳缺口系数
• 3.6 单蚀坑算例
• 3.6.1 单蚀坑试件Kf 预测值
• 3.6.2 单蚀坑试件Kf 试验值
• 3.6.3 疲劳寿命计算
• 3.6.4 结论
• 3.7 多蚀坑算例
• 3.7.1 多蚀坑试件Kf 预测值
• 3.7.2 多蚀坑试件Kf 试验值
• 3.7.3 疲劳寿命计算
• 3.7.4 结论
• 第四章 总结与展望
• 4.1 本文总结
• 4.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文