腐蚀条件下民机结构dfr方法及裂纹扩展研究a结论_3

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1、随着航空科学技术的飞速发展，长寿命、高可靠性、高出勤率和低成本的综合要求,已成为现代飞机设计的一项极为重要而且必须遵循的准则。民用飞机设计为了满足适航审定的要求，保证飞机的安全性、可靠性、经济性和具有竞争力，耐久性与损伤容限设计技术越来越被适航当局所重视。中国要发展自己的民机事业，与世界市场竞争，就必须以耐久性与损伤容限为设计原则进行飞机的结构设计。飞机结构的使用寿命不仅取决于载荷谱，使用环境谱对结构使用寿命的影响也十分严重，特别是腐蚀环境可使结构中的疲劳裂纹提前萌生并加速裂纹的扩展，显著降低结构的疲劳断裂性能，大大缩短飞机

2、结构的使用寿命，增加维修费用，影响结构的完整性，危及飞行安全。因此综合环境下使用寿命评估技术是飞机结构耐久性及损伤容限设计与评定技术中不可缺少的一部分，发展腐蚀环境下的疲劳分析和裂纹扩展分析方法具有迫切的意义。本论文在现有研究成果的基础上，结合民机结构的使用特点和工程应用的背景，在以下几方面获得了具有创新性的成果：1）建立腐蚀条件下民机结构疲劳分析的细节疲劳额定值（DFR）方法，并给出了DFR的腐蚀影响系数的确定方法。论文通过引入腐蚀影响系数，修正一般环境下结构细节疲劳质量的特征参量一DFR,建立了腐蚀条件下民机结构疲劳分析

3、的细节疲劳额定值（DFR）方法。用该方法进行结构细节的疲劳分析时，只需把一般环境下的DFR换成考虑腐蚀影响的DFR,即可以按照一般的分析步骤进行，保持了这种工程方法的优点，拓宽了该方法的应用范围,提高了飞机结构综合环境下疲劳分析结果的准确性。并根据疲劳分析的FI标和细节疲劳额定值的物理意义，提出了确定DFR腐蚀影响系数的疲劳寿命当量折算方法和升降法测定方法。2）将DFR综合环境影响系数对地面停放预腐蚀和空中腐蚀疲劳影响进行分解，建立了地面停放预腐蚀影响系数与腐蚀时间的关系，以及空中腐蚀疲劳影响系数与单一介质下的腐蚀疲劳影响系

4、数的关系。为解决试验方法的问题，也为适应不同结构细节、不同使用环境的需要，以地面预腐蚀和空中腐蚀疲劳对疲劳性能的影响和互独立的假设为基础，将DFR的综合环境腐蚀影响系数分解为地面预腐蚀影响系数、空中腐蚀疲劳影响系数。地面预腐蚀影响系数可以表示成预腐蚀时间的函数，空屮腐蚀疲劳影响系数可以当量为几屮典型腐蚀环境的腐蚀疲劳影响系数的加权平均。3）研究了腐蚀条件下的疲劳裂纹扩展规律，给出了描述典型腐蚀环境下稳定扩展阶段裂纹扩展速率的简单形式。在现有裂纹扩展规律研究成果的基础上，建立了描述腐蚀条件下疲劳裂纹扩展速率公式的修正形式，用了

5、和B两个参数反映腐蚀的影响，讨论了随着环境腐蚀性的变化，两个腐蚀影响参数的变化趋势。为腐蚀条件下的概率损伤容限分析提供了基础。为研究论文提出的方法的合理性，并探讨相关的细节问题，论文进行了大量的试验研究。通过对民机机身结构典型钏钉孔细节模拟试件试验研究，分别测定了结构细节在4种典型环境和4种典型预腐蚀年限后的疲劳寿命，从而获得各种典型环境下DFR的当量折算系数，进行了常规环境和潮湿空气环境下的升降法试验，获得了潮湿空气环境下的DFR直接影响系数，分析了DFR的腐蚀影响系数（主要是DFR的当量折算系数）与腐蚀环境、预腐蚀时间的

6、关系。利用试验结果，对机身某结构进行了完整的综合服役环境下的疲劳分析。采用民机结构常用材料2024-T3铝合金的标准中心裂纹拉伸试件进行了几种典型环境下的裂纹扩展速率试验，根据试验数据对论文提出的裂纹扩展速率描述公式和现有的儿种描述形式的参数拟合结果进行了对比。结果表明，论文提出的腐蚀条件下裂纹扩展公式能够较好的描述典型腐蚀条件下裂纹稳定扩展阶段的裂纹扩展速率，参数与腐蚀环境的关系明确，参数y>l,且随着环境腐蚀性的增强而增大，参数B<0,且随着环境腐蚀性的增强而减小。在该修正公式的基础上，进行了腐蚀条件下裂纹扩展寿命的评估

7、,并与试验结果进行了对比，在断裂准则选择较为合适的情况下，由裂纹扩展公式估算的裂纹扩展寿命和试验相吻合。论文只是对民机结构腐蚀条件下的疲劳分析方法和概率损伤容限分析研究的开始，汲取论文工作过程中的经验和教训，可在以下儿方面开展进一步的研究工作：1）更全面的考虑影响民机结构腐蚀和腐蚀疲劳的因素，例如涂层、连接形式以及腐蚀疲劳交替作用的影响，使结构的疲劳分析结果更接近于真实情况。2）腐蚀条件下裂纹扩展规律的影响是纷繁复杂的过程，还需要进行大量的试验研究。在此基础上的腐蚀条件下裂纹扩展寿命的估算、结构的概率损伤容限分析等也是迫切需

8、要发展的研究内容。3）由于腐蚀影响的严重性和现有工程实际的迫切需要，理论方法和研究成果的工程化也是重要的研究方向。腐蚀对疲劳性能的影响是复杂的，在努力向工程化目标前进的过程中，根据使用条件和冃标，做适当的假设和简化是必要的手段，但论文建立的理论和方法，还有很多不完善的地方，到工程实际应用还