腐蚀条件下民机结构dfr方法及裂纹扩展研究6第三章_18

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1、第三章腐蚀条件下细节疲劳额定值的试验研究3.1概述采用民机结构常用材料2024-T3铝合金刃.8板材进行疲劳试验，完善第二章提出的腐蚀条件下民机结构疲劳分析方法，并通过试验数据进行进一步的讨论。根据民机结构疲劳关键部位空中腐蚀疲劳环境的特点，进行常规环境、潮湿空气、中性盐雾和酸性盐雾四种典型环境下的腐蚀疲劳试验（包括升降法试验）和地面预腐蚀4种典型年限后常规环境的疲劳寿命试验，通过试验结果的对比分析，研究腐蚀环境对疲劳寿命、结构细节疲劳额定值（DFR）的影响，确定第二章提出的DFR的腐蚀影响系数

2、（包括DFR的当量折算系数、腐蚀直接影响系数、地面腐蚀影响系数、空屮腐蚀疲劳影响系数及综合影响系数等），并研究这些系数与腐蚀环境、腐蚀吋间的关系。试验方法及载荷水平以《金属轴向疲劳试验方法》（GB3075-82）为基础，根据结构细节模拟件的特点、腐蚀环境下疲劳试验的特殊要求及现有的试验经验制定刖】。本章最后根据试验得到的DFR腐蚀影响系数，给出对民机机身结构某典型细节进行综合环境下的疲劳分析的实例。3.2试件形式选取民机机身结构舱内下半框钏接部位的蒙皮含钏钉孔细节模拟试件进行试验研究，试件形式如

3、图1所示。材料为2024-T351.8板材（进口料），表面有包铝层。试件的几何尺寸见表3.1,材料的静力性能见表3.2。7L图3.1机翼蒙皮弦向对接试件表3.1试件几何尺寸长度厶宽度W厚度6中心孔直径①180mm38mm1.88mm6mm3表3.22024-T33.8板材的静力性能®】E/GpaSo.2/Mpa(yh/Mpa色/%6834245817.13.3试验方法3.3.1试验设备本章所有疲劳试验均在MTS880-100KN试验机上进行，腐蚀装置为自制介质盒和喷雾装置，加速预腐蚀装置为ZJ

4、F-75G周浸试验箱。3.3.2试验内容为获得比较系统全面的数据，论文进行了比较全面、系统的试验研究，主要完成的试验内容见表3.1。进行常规环境和腐蚀环境下的升降法试验，有两个目的：一是按照细节疲劳额定值的定义，由升降法方法直接确定该结构细节在常规环境和典型腐蚀环境下的DFR,确定第二章提出的DFR的腐蚀直接影响系数。二是寻找适当的应力水平进行各种典型环境下的疲劳寿命试验，以保证各种情况下获得的基本可靠性寿命在104〜106之间，满足DFR方法的基木要求，又不至于试验时间太长，造成不必要的浪费。

5、常规环境指一般的实验室空气、室温条件，温度在25±5«范圉内，湿度小于60%。几种典型腐蚀环境包括潮湿空气、中性盐雾和酸性盐雾，其中潮湿空气的湿度人于90%,中性盐雾为3.5%NaC1溶液喷雾，PH值在6.5左右，酸性盐雾为3.5%NaCl溶液中加入稀硫酸,PH值在3.5-4.5之间,喷雾⑶-各种典型腐蚀环境的试验温度均为室温(25±5)°C范围内。预腐蚀+常规疲劳试验进行4组，即对当量为0年、10年、20年、30年4种典型腐蚀年限后的试件进行常规环境下的疲劳试验。获得DFR的预腐蚀影响系数。对

6、当量为20年的预腐蚀Z后的一组试件进行潮湿空气条件下的腐蚀疲劳试验，以进行试验结果的对比。表3.1主要试验内容序号试验内容试验件备注1常规环境下的升降法试验10-15件满足最少试件数要求和升降图的闭合要求2一种典型腐蚀环境下的升降法试验10-15件满足最少试件数要求和升降图的闭合要求3常规环境下的疲劳寿命试验5・6件满足最少试件数要求4典型环境下的腐蚀疲劳试验每种环境5-6件满足最少试件数要求5预腐蚀+常规疲劳试验每种年限5-6件满足最少试件数要求6预腐蚀+腐蚀疲劳试验5・6件满足最少试件数要求

7、3.3.3试验方法3.3.3.1预腐蚀试验及周浸环境谱预腐蚀试验是为了模拟在地面停放环境下产生的腐蚀，为方便试验，采用加速环境下的腐蚀，疲劳关键件加速环境谱的选取有3条基本原则：其一，必须实现实际结构腐蚀损伤形式的再现；其二，考虑服役期间的主要环境因素和变化情况，并适当加重，缩短腐蚀历程，使试验周期和费用减少到可接受的范围；其三，可操作性好，环境试验设备性能稳定、可靠，能满足试验技术要求⑶J参照国内外同类研究，采用周浸方式进行预腐蚀试验，其当量加速关系和具体实施过程参照参考文献［31］进行。预腐

8、蚀溶液采用纯净水配制质量百分比浓度为5%NaCl溶液，加入（3〜5）%的稀H2SO4，使PH值为4±0.5,温度控制范围（40±2）°C,湿度控制范围（90±5）%。周浸频率为2周/小时，每周试件浸入溶液的时间大约为7.5分钟，在溶液外用远红外烘烤灯烘干吋间约为22.5分钟。试验过程的腐蚀溶液的PH值保持在（4.0〜4.5）范围内，当PH>4.5时，滴入少量稀H2SO4,PH值采用精密PH试纸测量。预腐蚀试验过程如下：1）试验前处理：对试件进行分组、编号并作出明确标记一去除试件表面油污、冲洗、吹