钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究.pdf

《钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、研究论文钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究术李辉1，陈蓬1，姚泽坤2，宁永权2(1．中国航空工业第一飞机设计研究院，西安710089；2．西北工业大学材料学院，西安710072)【摘要]钛合金因比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于航空、航天、舰船等领域。飞机在襟翼滑轮架侧板、铰链接头、基座等结构部位采用钛合金零件，其中部分零件涉及耳片连接结构。为了对钛合金耳片进行强度分析和结构优化，开展了不同尺寸钛合金耳片的静载试验研究。揭示了钛合金耳片几何尺寸与加载角度对破坏载荷的影响规律；计算获得轴向加载效率系数甄与角度加栽效率系数K。。。；对典型断口进行了形貌观察，探讨了钛合金耳片在

2、室温静栽荷作用下的破坏机制。关键词：钛合金；耳片；失效分析；结构优化FailureAnalysisandStructureOptimizationofTitaniumAlloyLugLIHuil，CHENPen91，YAOZekun2，NINGYongquan2(1．AVICTheFirstAircraftInstitute，Xi’an710089，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072，China)【ABSTRACT】Titaniumal

3、loyiswidelyusedinaviation，aerospace，marineandotherfieldsforitshighstrength，goodcorrosionresistanceandhighheatresistance．Lotsofaircraftstructuresweremanufacturedbytitaniumalloys，suchasthepulleyframe，hingejointandthebasestructure，whichrelatetolugconnectionparts．Inordertoinvestigatethefailurebe·havi

4、orandoptimizethegeometricshape，thestatic—loadtestswerecarriedoutonthetitaniumalloylugs．Theeffectoflugshapeandloadingmethodonthefailurebehaviorhasbeenstudied，andKoandKonlhavebeencalculated．Meanwhile，typi-calfracturemechanismsofthetitaniumalloylugsweregiveninpresentresearch．Keywords：Titaniumalloy；L

5、ug；Failureanalysis；StructureoptimizationDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．05．096钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属。钛合金因比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航空、航天、舰船、核能、电力、交通等领域”。6】。飞机在襟翼滑轮架侧板、铰链接头、基座等结构部位采用钛合金零件，其中部分零件涉及到耳片连接结构[7-9]。目前，钛合金耳片的效率系数曲线不全。为了对钛合金耳片进行强度分析和结构优化，开展本试验研究，以获得直耳片且耳片尺寸的比值b／d分别为1．5、2．0、2．5、3．0s，C分别为1

6、．0、1．2、1．4、1．6时，不同加载角度(0。、30。、60。、90。)的拉伸破坏载荷数据；探索耳片尺寸对效率系数甄及折算系数K⋯．的影响规律；通过断口观察、成分分析、组织检验等理化测试，确定耳片的断裂性质及失效原因。。基金项目：中央高校基本科研业务费(3102016ZY012)96航空制造技术·2017年第5期1试验及方法1．1耳片结构设计采用ABAQUS软件对钛合金耳片静载荷拉伸进行了有限元模拟，以优化耳片结构。为保证组合耳片经过3次加载而不变形，对中间进行增厚设计。中部采用试样厚度t=9mm，3个测试耳片采用t=6mm。对设计方案进行有限元分析验证，30。、60。、90。加载的

7、验证结果如图l所示。本模型中，耳片采用带厚度参数的平面单元，销钉采用解析刚体。在左上角公共加载孑L销钉处施加位移边界条件，在左下角耳孔销钉处施加载荷，载荷方向沿公共加载孔和耳孔中心连线向外。销钉与孔之间通过无摩擦接触面传递载荷。计算时采用基于合金弹塑性分析的计算方法。加载角分别为30。、60。、90。，耳片部位应力接近RESEARCH研究论文母材强度极限时，承力主板部位的应力水平均低于其屈服极限。这说明耳片发生破坏时，承力主板并未发