國產(chǎn)300M鋼疲勞特性研究.pdf

1、300M鋼(40CrNi2Si2MoVA)是用于制造飛機(jī)起落架的超高強(qiáng)度鋼。起落架是飛機(jī)的關(guān)鍵部件之一,在大載荷和強(qiáng)烈沖擊等惡劣工作條件下多次服役,易發(fā)生疲勞失效。起落架性能關(guān)系到飛機(jī)的安全性,一旦發(fā)生疲勞斷裂,會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此,深入研究300M鋼的疲勞特性,對(duì)于提高飛機(jī)的安全性和可靠性具有重要現(xiàn)實(shí)意義。目前在Nadcap認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求下測(cè)定的國產(chǎn)300M鋼疲勞性能相關(guān)數(shù)據(jù)較為缺乏,隨著國內(nèi)大型飛機(jī)自主研發(fā)項(xiàng)目的不斷深入開展,需要越來

2、越多國產(chǎn)材料的相關(guān)數(shù)據(jù),為此,本文對(duì)國產(chǎn)300M超高強(qiáng)度鋼疲勞特性進(jìn)行了研究,豐富了國產(chǎn)材料疲勞性能數(shù)據(jù)庫,為國內(nèi)自主研制大型飛機(jī)提供技術(shù)支撐。
　　疲勞試驗(yàn)受多種因素影響,結(jié)果通常較為離散。本文通過控制原始坯料質(zhì)量、試樣加工質(zhì)量及試驗(yàn)機(jī)性能等影響因素來降低離散程度,保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。利用有限元軟件對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行模擬,比較模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的差異并分析原因,驗(yàn)證缺口尖端半徑公差的合理性。在不同應(yīng)力比和不同應(yīng)力集中系數(shù)條件下,測(cè)

3、定107循環(huán)次數(shù)下300M鋼的中值疲勞強(qiáng)度并繪制 S-N曲線,研究載荷幅度和試樣形狀對(duì)300M鋼疲勞性能的影響,分析超高強(qiáng)度鋼對(duì)缺口的敏感性。得到以下結(jié)論:
　　(1)有限元模擬試樣受力結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果較為吻合,多數(shù)試樣在應(yīng)力最大處發(fā)生斷裂,個(gè)別試樣由于別處存在缺陷而未在應(yīng)力最大處斷裂。Kt=2試樣缺口尖端半徑公差范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的Kt值變化較小, Kt=5試樣缺口尖端半徑公差范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的Kt值變化較大,導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果較分散。對(duì)圖紙中K

4、t=5試樣缺口尖端半徑的公差范圍提出修正建議,可適當(dāng)放大正公差范圍,但要嚴(yán)格控制負(fù)公差范圍。
　　(2)應(yīng)力比R=0.33時(shí),Kt=1、Kt=2、Kt=5試樣在107循環(huán)下中值疲勞強(qiáng)度分別為1127MPa、794MPa、355MPa;應(yīng)力比R=-1時(shí),Kt=1、Kt=2、Kt=5試樣在107循環(huán)下中值疲勞強(qiáng)度分別為776MPa、421MPa、114MPa。結(jié)果表明在相同應(yīng)力比條件下,缺口試樣疲勞強(qiáng)度低于光滑試樣,缺口應(yīng)力集中越嚴(yán)重