与其他金属和复合材料相比,铝具有制造工艺简单、耐腐蚀、重量轻和成本低等优点[7]。设计飞机结构的重要参数包括抗疲劳性、密度、断裂韧性、强度和耐腐蚀性[7]。此外,在静态重量下受到拉伸时,上侧会产生压缩载荷,而下侧则相反;因此,在飞行过程中需要仔细优化拉伸和压缩强度[7]。因此,铝作为最轻的金属,可以轻松取代其他金属并承受由于飞机大型化而增加的机翼压力载荷[8]。在这方面,航空航天工业使用不同类型的铝合金,其中一些在表2中给出。然而,常见的类别大多来自2xxx和7xxx系列[9]。2000系列合金具有良好的抗疲劳裂纹扩展能力并拥有卓越的损伤容限。因此,它们通常用于飞机的机身蒙皮和下机翼,其中断裂韧性(即抗裂纹扩展)是一个重要的设计参数 [6] 。 Al2024-T3 是机身结构中最常用的 2000 系列合金 [10] 。 7000 系列通常用于上机翼蒙皮,其中强度是主要的设计因素 [6] 。 Al7075-T6 是
目录 页码 1.0 化学成分和机械性能 1.1 简介 5 1.2 测试结果 6 2.0 疲劳裂纹扩展速率表征 2.1 简介 7 2.2 测试设备 7 2.3 样品制备 10 2.4 测试程序 11 2.5 测试结果与讨论 12 3.0 非线性断裂韧性表征 3.1 简介 42 3.2 测试设备 42 3.3 样品制备 43 3.4 测试程序 44 3.5 测试结果与讨论 44 表格列表 表 1.2.1 化学分析摘要 5 表 1.2.2 机械性能摘要 6 表 2.5.1 使用恢复力模型估计 K 残余 15 表 2.5.2 疲劳裂纹扩展测试条件和结果摘要 16 表 3.5.1 断裂韧性测试条件和结果摘要45 附图列表 图 2.2.1 试验设备和试验装置的照片(实验室空气环境) 8 图 2.2.2 试验设备和试验装置的照片(海水环境) 9 图 2.3.1 疲劳裂纹扩展速率试验的 C(T) 样品图 10 图 2.5.1 FCGR 响应比较实验室空气中 5083-H321 合金的重复试验结果。18 图 2.5.2 FCGR 响应比较实验室空气中 5086-H116 合金的重复试验结果。19 图 2.5.3 FCGR 响应比较实验室空气中 5383-H116 合金的重复试验结果。20 图 2.5.4 FCGR 响应比较海水中 5083-H321 合金的重复试验结果。21 图 2.5.5 FCGR 响应比较 5086-H116 合金在海水中的重复测试结果。22 图 2.5.6 FCGR 响应比较 5383-H116 合金在海水中的重复测试结果。23
如果需要,NLR 的专家可以就如何设置测试、选择正确的测试标准和样本以及执行测试提供建议。• 生成真实载荷谱 • 测试物品开发(生产)和修改 • 测试设置和工具设计和制造 • 无损检测、内部校准设施和认证 • 测量和控制技术 • 裂纹扩展和故障模式分析和预测 • 生成工程结果报告 • 向当局认证
本报告总结了普渡大学工程与科学学院在为期四年的 AFOSR 大学研究计划期间进行的研究,该计划重点关注处理老化飞机的基本问题。该计划的协调目标分为四个主要类别:损伤发展、裂纹扩展和相互作用预测、故障预防技术和高级分析方法。损伤发展目标解决了腐蚀、疲劳裂纹形成 MI 和微动磨损的失效机制。裂纹扩展和相互作用任务的总体目标是开发预测服务引起的裂纹扩展的技术,并确定大面积开裂对损伤容限的影响。故障预防项目的主题是制定程序,通过延迟服务引起的损坏、修复有裂纹的结构以及采用机队跟踪方法对机队内的维护行动进行优先排序,从而延长“老旧”飞机的使用寿命。最后,研究旨在开发其他研究任务中使用的“高级”分析方法。这些项目涉及在各种材料评估和结构分析中添加统计成分,并制定与飞机材料和结构相关的延性断裂标准。
长度为一个晶粒直径数量级的解理微裂纹的形成被认为是断裂的初始步骤。假设解理所需的应力集中由厚的滑移带或孪生带提供,并计算这些屈服带的临界宽度。例如,在晶粒半径为 10-2cm 的铁中,临界滑移带宽度为 2 x 10-scm,该值与微裂纹附近的观察结果相一致。裂纹形成的第二阶段涉及微裂纹的半连续扩展,以形成不稳定的宏观裂纹。我们假定平面应变断裂发生在前进裂纹前方的屈服区域形成厚滑移带的条件下。需要做功来扩展初始微裂纹,并且该增量功用于计算线性断裂力学中所需的裂纹扩展力 GC。对于铁,微裂纹扩展力 'y 计算为 5 x 103 达因/厘米,GC 的最小值计算为 2.5 x 106 达因/厘米。这种方法强调了断裂所需的三个条件:1)应力和屈服带宽度的组合足以引起局部解理;2)系统中有足够的机械能来扩展裂纹;3)起始应力的临界值的发展,以便继续裂纹扩展。
应使裂纹尖端在其前端的最大可能长度上位于登记册规定的焊接接头区域内(焊缝中心、与熔合线相邻的金属等)。焊接程序的技术参数和边缘准备类型应符合要测试的焊接接头类型。在标记和切割缺口之前,必须进行蚀刻和研究金属内部结构。应通过大量试验样本(每个试验温度最多 8-10 个)以及在试验后拒绝裂纹扩展超出研究区域范围的样本来确保获得的结果的准确性。
图 4-1。典型转子叶片的坎贝尔图 ...................................................................................... 35 图 A-1。交替应力定义 ...................................................................................................... 60 图 A-2。典型 S-N 曲线 .................................................................................................... 61 图 A-3。线性疲劳曲线 ...................................................................................................... 62 图 A-4。Goodman 图 .................................................................................................................... 63 图 B-1。两种钢材在 70 o F 和 –275 o F 下的疲劳裂纹扩展数据(da/dN vs. ΔK)和曲线拟合 ................................................................................................................................ 67 图 B-2。图 2 循环应力示意图 ...................................................................................... 67 图 B-3。损伤容限疲劳寿命管理示意图 .............................................................. 71
碳纤维增强环氧树脂,408 CARLOS,395 铸铁,567 球墨铸铁,215 CFRP,408 分类规则,535 冷膨胀,171 复杂应力场,335 复合方法,521 压缩,278 压缩欠载,154 等幅,24 约束,232,278 角缺口,81 相关因子,567 试样,171 裂纹闭合,154,215,232,278,299,320,482 塑性诱导,453 裂纹前沿不相容性,299 裂纹萌生,186,492 裂纹扩展速率,482
结构钢,是第八届全国断裂力学研讨会上发表的论文之一,该研讨会于 1974 年 8 月 26-28 日在罗德岛州普罗维登斯的布朗大学举行。摘要仅在本次研讨会的论文集中出现(裂纹扩展力学,ASTM STP 590)。研讨会由美国材料与试验协会金属断裂测试委员会 E-24 赞助。布朗大学的 J. R. Rice 和 P. C. Paris 担任研讨会联合主席。
闭合阈值,73 通用格式,323 紧凑试件,87 紧凑拉伸试件,457,557 微拉伸,221 柔顺性,525 压缩预裂,43 简洁格式,323 恒幅载荷,151 基于约束的失效评估,245 CmTelation,525 腐蚀,355 裂纹,309 裂纹停止,539 裂纹分支,491 裂纹闭合,3,22,60,405,415,491,525,557 塑性诱导,203 裂纹深度,539 裂纹前沿形状,506 裂纹扩展,138,167,203,221,355,368,457,491,506 机制, 22,557 平面外,124 速率,60,124,281