贴附式涡流阵列传感器在裂纹监测上的应用

金属结构疲劳损伤监测是现代飞机结构健康监控的重点和难点,要求传感器具有高可靠性、高灵敏度并且能在恶劣环境中工作。针对飞机结构损伤监测中传感器的特点,采用阵列化的设计思想设计出一种基于柔性电路板工艺的新型涡流传感器。通过构建损伤监测模型,对传感器的参数进行了仿真优化。最后开展了程序载荷谱下2A12-T4铝合金材料的裂纹监测试验以及阳极氧化和电泳喷漆条件下的对比试验。结果表明,贴附式涡流阵列传感器能够定量监测裂纹的扩展,监测精度达到1mm。阳极氧化和电泳喷漆涂层阻碍了传感器对裂纹特征的有效感知,导致传感器的监测灵敏度降低。     

复合材料修复损伤钢板抗盐雾腐蚀疲劳实验

复合材料修补舰船钢结构的抗海洋环境能力是衡量修补效果的一个重要指标,选择舰艇应用最迫切的"盐雾腐蚀"作为海洋环境的初步试验,依据GJB150.11-1986《军用设备环境试验方法.盐雾试验》,对边裂纹直条试样进行修补后腐蚀试验;根据GB3075-1982《金属材料.室温疲劳试验方法》对复合材料修补舰船钢结构进行了腐蚀后疲劳试验研究。结果表明:复合材料微波修复舰船结构具有足够抗大气影响能力,完全可以在舰艇结构损伤抢修中推广应用。     

复合材料修补金属裂损结构吸湿老化的试验与有限元分析

暴露在湿热环境中的复合材料修补金属裂损结构易吸湿老化,导致该结构性能下降,服役寿命缩短。为研究吸湿性对复合材料修补金属裂损结构修补效果和耐久性的影响,利用试验方法分析了吸湿性对复合材料胶补金属裂损结构及胶黏剂力学性能的影响;利用有限元方法评估了吸湿性对复合材料胶补金属裂损结构试验件修补效果和耐久性的影响。研究结果表明:吸湿后含穿透双边裂纹铝合金板玻璃纤维单面胶补试验件的疲劳裂纹扩展寿命和极限载荷的平均值分别下降为吸湿前的71%和90%;吸湿造成拉伸条件下复合材料胶补金属裂损结构胶层失效模式由内聚破坏为主转变为界面破坏为主;在"湿-热"老化30天后,E44/聚酰胺环氧树脂胶黏剂试验件吸水饱和,弹性模量下降为未老化前的40%,塑性应变超过了总应变的25%;有限元分析发现胶层损伤受吸湿影响明显,吸湿性加速了胶层损伤,且裂纹长度越长,加速作用越明显;同时吸湿使得裂纹尖端的J积分值急剧增大,导致修补结构的疲劳裂纹扩展寿命缩短,裂纹长度越长,吸湿性对于复合材料胶接修补效果的危害越严重。     

腐蚀介质下AZ91镁合金滑动摩擦磨损失效行为分析

利用滑动摩擦磨损试验分别研究了AZ91镁合金在干摩擦条件下和腐蚀介质环境下的滑动摩擦磨损失效行为,并结合腐蚀产物的分析结果,验证了腐蚀可加速磨损失效的进程。结果显示:在干摩擦条件下,AZ91镁合金的摩擦因数随载荷增大表现为先减小后增大,其主要磨损失效形式表现为磨粒磨损和氧化磨损;在腐蚀介质环境下,AZ91镁合金的摩擦因数随载荷增大表现为先减小后趋于平稳,且与干摩擦条件下相比稍有下降,主要是由于腐蚀介质加入后产生了润滑的效果,其主要磨损失效形式表现为磨粒磨损和氧化磨损,以及Cl-的侵蚀影响,失效较为严重;AZ91镁合金在腐蚀磨损后,其磨痕区周围出现了大量点蚀坑,且点蚀坑的数量明显多于磨痕区。     

LD10cs薄板表面裂纹弹塑性疲劳扩展速率实验技术研究

本文提出用有机颜料着色法检测表面裂纹疲劳扩展时的尺寸和形状,其结果表明,这是铝合金薄板表面裂纹测深行之有效的方法;且对表面裂纹弹塑性疲劳扩展中的其它问题,即韧带、背表面屈服、裂纹形状变化规律和裂纹穿透点进行了研究,最后用线弹簧模型处理了疲劳数据,并得出了一些结论。     

基于有限元分析的车辆驱动桥壳台架加速疲劳试验

针对开展驱动桥壳台架加速疲劳试验对删减载荷谱的实际需求,提出了基于有限元虚拟台架试验获得删减载荷谱的试验与分析方法.在有限元仿真分析环境下对某军用特种车辆驱动桥壳进行静强度试验、疲劳寿命预测、应变历程提取以及时间关联损伤分析等工作,得到了用于加速台架试验的删减载荷谱.台架试验表明,使用该方法获得的删减载荷谱能够在准确反映桥壳所受到的损伤同时,大幅缩短台架试验时间,证明了本文所述方法的实用价值.     

关于铝合金LD10CS的K_(1SCC)值

本文用DCB试样测量铝合金LD10CS的应力腐蚀界限应力强度因子K_(1SCC)。如果用通常方法测试,只能测得表观的K_(1SCC)值。采用间断停加介质方法能加速应力腐蚀裂纹的扩展,并使已达到截止速度的裂纹继续扩展,因而能测得更低的K_(1SCC)值。对比和分析实验结果,说明铝合金的应力腐蚀开裂可能存在真正的界限应力强度因子K_(1SCC)值。     

TA2-B10管不同电偶腐蚀防护方式对B10管腐蚀特性的影响

为研究TA2-B10合金管在不同电偶腐蚀防护方式下对B10管腐蚀特性的影响,在青岛小麦岛海水试验场设置TA2-B10管直接连接、电绝缘连接、电绝缘＋涂层连接三组不同电偶腐蚀防护方式对照管道,依次进行1m/s、3m/s、4m/s流动海水与浸泡交替腐蚀试验。对试验后的三组B10管道线切割,通过管道内表面电位分布试验分析不同电偶腐蚀防护方式下B10管道的腐蚀类型;采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和微观表征,分析不同电偶腐蚀防护方式下距离法兰接头250mm处B10管试样的腐蚀特性。结果表明,直接连接TA2-B10管处于电偶腐蚀状态,B10端内电位正移腐蚀加速,电绝缘连接和绝缘＋涂层连接TA2-B10管均处于自腐蚀状态,但电绝缘＋涂层连接具有更好的绝缘效果;电绝缘＋涂层连接防护下的B10试样,腐蚀电流密度最小,自腐蚀电位最负;三组B10试样阻抗谱均呈现单容抗弧特征,电绝缘＋涂层连接防护下的B10试样具有更大的传递电阻和膜层电阻;电绝缘＋涂层连接能有效减缓点蚀、坑蚀和晶间腐蚀三种腐蚀倾向。以上结果综合说明,绝缘＋涂层防护方式具有更好的电偶腐蚀防护效果。     

坦克典型承载件疲劳载荷的虚拟测试与编谱技术

提出了一种通过虚拟试验建立坦克关键零部件疲劳载荷谱的方法,并以坦克平衡肘为研究对象,建立了某型坦克的刚柔混合动力学模型。在制定的任务剖面下,通过虚拟试验测得了平衡肘疲劳载荷数据。通过对疲劳载荷数据的雨流计数处理并运用数理统计的方法,建立了能够反映实际使用载荷工况的目标载荷谱,为坦克平衡肘的疲劳寿命估算和加速寿命试验提供了科学数据。     

新型航空铝合金材料复杂形貌点蚀损伤应力集中效应分析

根据7B04铝合金材料试件模拟加速点蚀试验检测结果,并结合铝合金材料点蚀行为机制、微观结构特征与随机性过程本质,构建由多个微观椭球体合成的楔入型与合围型两种典型复杂形貌点蚀损伤模型.采用ANSYS有限元方法建模并基于线弹性断裂力学,对上述两种点蚀损伤模型的应力集中效应进行计算与分析.研究发现:两种复杂形貌特征的点蚀损伤...     

921A 钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对 921A 钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据.该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础.     

McEvily公式的改进及其在疲劳扩展寿命评估中的应用

疲劳裂纹扩展寿命评估的关键是要有适宜的疲劳裂纹扩展公式。通过对McEvily公式的深入研究,综合考虑弹塑性行为的影响、裂纹的闭合效应,并对曲线斜率进行“最小二乘法”拟合,得到了改进的McEvily公式。采用某航天发射塔架A3钢的疲劳裂纹扩展数据进行分析验证,得出McEvily改进公式对疲劳裂纹扩展寿命具有更强的评估能力。     

军用输油管道腐蚀剩余强度数值模拟分析

对于已发生腐蚀的军用输油管道,必须对其剩余强度进行评估。本文比较了当前腐蚀管道剩余强度分析的主要方法,包括改进的B31G准则、弹塑性理论分析和有限元数值模拟分析,指出有限元分析结果更为准确。就单个蚀坑作用时的腐蚀管道和多蚀坑交互作用时的腐蚀管道的剩余强度进行了弹塑性有限元数值模拟分析,得到了一些重要结论,为军用输油管道腐蚀后剩余强度的评估提供了理论论据。     

对数正态分布加速因子的Bayes估计

基于对数正态分布形式以及分布对数标准差不变的条件,运用Bayes方法对对数正态分布加速寿命试验条件下的加速因子进行分析。首先基于全寿命试验数据和随机变量函数分布的理论推导出加速因子的先验分布;然后由Bayes公式结合少量的现场截尾试验数据,得出加速因子的Bayes估计模型;最后给出实例进行说明。     

飞机结构疲劳可靠度贝叶斯组合预测

在实际工程中,常常需要利用模型去描述和分析问题。然而模型亦存在不确定性,即可能存在多个描述同一现象的模型,例如多个疲劳分析的模型。针对飞机结构的疲劳可靠性问题,提出在考虑三种裂纹扩展模型下基于贝叶斯公式的疲劳可靠度组合预测方法。针对不同应力水平下飞机结构试件的裂纹扩展数据建立了三种随机裂纹扩展模型;在考虑模型参数不确定性条件下,采用贝叶斯模型平均方法对三种模型进行组合;基于组合模型分析结构的可靠度。所提方法在分析飞机结构疲劳可靠度上,采用了组合模型,能够最大限度保障结果的稳定性。此外,考虑了模型参数的不确定性,能够得到更为合理的裂纹扩展预测分布和可靠度预测值。给出的实例及分析结果表明所提方法可行。     

滚动轴承加速寿命试验技术研究

为了有效地获取滚动轴承具有可比性的加速寿命试验数据,利用已有加速寿命试验相关标准,结合实际滚动轴承加速寿命试验设计和实施中积累的经验,深入分析滚动轴承加速寿命试验过程中遇到的各种问题,提出一套完整的滚动轴承加速寿命试验方法。该方法对相关标准没有涉及的试验前检查、试验条件一致性分析和试验数据的处理方法进行了补充并对加速寿命试验进行深入分析,形成完整的滚动轴承加速寿命试验解决方案,可以有效地指导滚动轴承加速寿命试验的设计和实施。     

夹杂物对有机涂层下碳钢腐蚀初期过程的影响

选择两种具有典型夹杂物的碳钢,通过浸泡试验,研究有机涂层下碳钢的腐蚀初期过程,并和裸钢的腐蚀过程进行对比．结果表明：涂层试样和裸钢试样腐蚀发展的初期过程都是点蚀;涂层试样点蚀诱发孕育期大大长于裸钢试样;点蚀的主要诱发源是钢中的硫化物和硅酸盐;硫化物夹杂物诱发点蚀及点蚀的扩展主要沿夹杂物与基体间的相界进行．     

HDR双相不锈钢管轴向与径向组织差异性对耐蚀性影响

为研究HDR双相不锈钢轴向和径向组织差异性对耐蚀性的影响，基于HDR双相不锈钢管材同时具有铁素体相和奥氏体相的特点，利用金相观察和能谱分析技术，研究了模拟海水浸泡和电化学试验后轴向和径向试样组织耐蚀性差异。研究发现：轴向组织晶粒大于径向组织晶粒、夹杂物均在铁素体相及其边界处，轴向组织比径向组织先发生腐蚀，径向组织耐蚀性比轴向好；轴向自腐蚀电位、钝化膜击破电位均小于径向，且轴向蚀坑深度大于径向；轴向严重腐蚀区域生成两层富Cl贫Cr腐蚀产物膜，且外层腐蚀产物膜氧含量比内层膜高。     

钢质油罐底板腐蚀概率估计

针对钢质油罐底板腐蚀,首先分析了油罐底板腐蚀工程检测数据的特点和腐蚀试验数据统计分析理论;然后针对工程检测信息不完全的特性,以最大腐蚀深度的预测估计为目标,建立了以轻微腐蚀面积估计来实现腐蚀概率修正估计的模型;最后利用广州等地27个罐约900条检测数据估计了油罐底板的最大腐蚀深度。其最大相对误差小于45%,约80%的相对误差优于30%。     

复合材料单面胶接修复含中心裂纹铝合金板的疲劳特性分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了复合材料单面胶接修复铝合金裂纹板的裂纹长度参数化的有限元模型,分析了修复结构的裂纹尖端应力强度因子及其变化幅值的规律;与试验测试结果相结合,得到了描述修复结构疲劳特性的Paris公式材料常数;碳纤维、玻璃纤维复合材料胶接修复铝合金裂纹板的材料常数C、m分别为6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。