應力嚴重系數法對預腐蝕損傷鋁合金2524疲勞壽命預測研究.pdf

1、腐蝕是金屬結構失效的重要原因之一，航空結構的腐蝕損傷常常造成一些災難性事故。機身結構用高強度鋁合金處于含氯化物的腐蝕環(huán)境時很容易發(fā)生點腐蝕損傷。點蝕坑作為應力集中源，是裂紋容易萌生處，疲勞裂紋優(yōu)先從腐蝕坑處萌生。腐蝕坑的應力集中情況跟腐蝕坑的深度、大小和形狀等特征參數有關。因此，定量研究腐蝕坑特征參數與應力集中系數關系，用應力嚴重系數法對含腐蝕損傷結構進行疲勞壽命預測具有重要的研究價值。
　　本文主要研究了腐蝕坑特征參數與應力集中

2、系數的關系及用應力嚴重系數法對腐蝕預損傷鋁合金2524進行疲勞壽命預測。
　　首先，用光學顯微鏡KeyenceVHX-600和白光共聚焦顯微鏡NikonECLIPSEL150對腐蝕溶液浸泡后的2524鋁合金板材試驗件的表面腐蝕損傷形貌進行了觀測。獲得了表面腐蝕形貌的原始數據，提取了不同腐蝕浸泡時間腐蝕坑深度、周長、面積、曲面面積等特征參數。討論了腐蝕浸泡時間對預腐蝕損傷程度的影響。對腐蝕損傷特征參數進行了統(tǒng)計分析。
　　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方體的應力分布情況，討論了腐蝕坑缺陷的表征參量與應力集中系數的相關性。發(fā)現腐蝕坑特征參數ab/2c2可以很好的用于描述腐蝕坑處的應力集中狀況與腐蝕坑幾何特征的變化關系，給出了擬合的經驗公式。并根據一次腐蝕坑應力集中系數的經驗公式，建立了計算含二次腐蝕坑結構的應力集中系數估算公式。對光滑板材試驗件和圓孔板材試驗件用ANSYS進行了實體建模分析，根據提取的腐蝕坑特征參

4、數，分別用單腐蝕坑和多腐蝕坑來建模模擬試驗件的腐蝕損傷情況，計算得到了不同腐蝕預損傷時間試驗件的應力集中系數。
　　接著，用高頻疲勞試驗機進行疲勞試驗，測試了鋁合金2524圓孔板材試驗件和光滑板材試驗件共12條S-N曲線。分析了疲勞S-N性能數據與腐蝕損傷時間的關系，發(fā)現腐蝕預損傷時間對于材料疲勞行為有一定的影響。基于應力嚴重系數法估算了試驗件的S-N曲線，并與測試的S-N曲線進行了對照，兩者較好的吻合。最后，用應力嚴重系數法估算