PVD薄膜传感器监测强化结构裂纹的可行性研究

以基于离子镀膜技术制备的物理气相沉积(PVD)薄膜传感器和3种成熟度较高的结构强化技术为研究对象,在孔挤压强化、喷丸强化和激光冲击强化试验件上制备了PVD薄膜传感器。首先进行了静拉伸载荷下的PVD薄膜传感器与强化基体的应变对比试验,结果表明PVD薄膜传感器对强化结构高载荷下的应变较为敏感,与强化结构结合良好,具备在高应力环境下应用的潜力;随后对比了不同强化工艺处理及表面处理状态试验件的疲劳寿命,应用显著性分析的方法,验证了PVD薄膜传感器的制备过程不会对强化基体的疲劳性能造成显著影响;最后进行了激光冲击强化试验件的疲劳裂纹在线监测试验,结果表明,PVD薄膜传感器的监测信号结果与实际观测结果吻合较好,PVD薄膜传感器与强化基体具有良好的损伤一致性,适用于强化基体的疲劳裂纹监测。     

应力幅比对2A12-T4铝合金多轴疲劳裂纹萌生及扩展行为的影响

许多工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴疲劳载荷,仅靠单轴载荷来简化复杂载荷状态的失效预测方法将不再适用。因此,准确预测复杂载荷下工程结构的多轴疲劳失效行为对提高结构安全性具有重要意义。疲劳裂纹萌生及扩展是疲劳失效行为最直观的反应,针对2A12-T4铝合金实心圆棒试件,在相同的等效von Mises应力幅值下,开展了不同应力幅比下的多轴疲劳试验。采用金相显微镜对试件表面裂纹萌生及扩展行为进行了观测,研究了不同应力幅比下试件表面裂纹形态及扩展路径,探讨了不同应力幅比下2A12-T4铝合金多轴疲劳失效行为。结果表明,对于2A12-T4铝合金,试件表面均存在多条裂纹,导致疲劳破坏的主裂纹只有1条;裂纹萌生方向接近于最大切应力幅值平面,裂纹扩展第Ⅰ阶段的长度与方向同时受到应力幅比的影响;主裂纹扩展路径主要沿着最大切应力幅值平面,最大切应力幅值是引起2A12-T4铝合金多轴疲劳失效的主要控制参量。     

建筑用铝合金的疲劳性能试验

作为一种建筑金属材料,铝合金对应力集中和裂纹比较敏感。经过固熔热处理、人工时效、挤压成型等处理后,铝合金构件的疲劳强度相对较低,抗疲劳能力差。为研究6061-T 6和6005-T 5两种典型的铝合金材料的疲劳性能,通过常规试验方法分别对这两组铝合金光滑板试件进行了轴向拉伸疲劳试验。在循环次数为104~2×106时测定了两种材料的S-N曲线。试验结果发现:铝合金的疲劳强度大致与抗拉强度成正比,抗拉强度高的疲劳强度也高。     

基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片

针对飞机金属螺栓连接结构中螺栓孔孔边裂纹定量监测需求,提出了一种基于花萼状涡流传感器的损伤监测智能垫片,构建智能垫片监测半解析模型,分析垫片材料电磁属性对损伤监测效果的影响,并进行在线监测试验验证分析结果. 半解析模型结果表明,智能垫片各个感应通道的幅值比变化量随垫片磁导率增大而增大,而随垫片电导率增大而减小. 程序载荷谱作用下2A12-T4铝合金试件疲劳裂纹监测试验结果表明,铝合金和不锈钢材料的支撑垫片均能有效实现裂纹损伤的定量监测,但不锈钢材料的智能垫片其监测曲线比铝合金材料的智能垫片平滑,监测效果好. 将各通道幅值比变化曲线中的拐点作为特征点,通道1能够对累积损伤进行监测,通道2,3,4能够对疲劳裂纹扩展长度进行定量监测,监测精度达到1 mm.      

DFR法结构细节疲劳强度分析

论述了细节疲劳强度额定值(DFR)的意义及各个DFR值之间的关系。通过对铝合金7050-T7451试件在3种不同加工状态下的DFR试验研究,试验结果分析表明,单纯地改善孔的表面粗糙度对其疲劳强度没有明显的影响,而挤压强化却明显提高了孔的细节疲劳强度。     

电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能.采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制.结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性.本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm2时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能.     

平板叶片非线性振动及疲劳试验

针对航空发动机压气机叶片掉角故障,提出了一种采用方形平板试件弯扭复合共振开展试验研究的方法,研究了试件非线性振动特性及振动疲劳试验方法。结果表明：叶片模拟试件存在十分复杂的“软硬化并存”非线性特征,对试件开展振动疲劳试验产生重要影响;由于非线性原因振幅具有明显的突跳现象,须使激振频率稍小于曲线峰值频率以保持振动状态的稳定;为了更精准地确定试件裂纹出现节点,在进行疲劳试验时针对试件制定裂纹判定标准;利用制定的裂纹判定标准可成功确定疲劳强度,验证了裂纹判定标准的有效性和可行性。     

补焊对5A02铝合金焊接接头力学性能的影响

本文以某型飞机5A06铝合金焊接模拟件的原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,研究了补焊对铝合金焊接接头力学性能的影响。结果表明：补焊对接头拉伸性能没有明显的影响,但是会明显降低焊接接头的中值疲劳强度。     

补焊对5A02铝合金焊接接头力学性能的影响（英文）

以某型飞机5A02铝合金焊接模拟件的原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,研究了补焊对铝合金焊接接头力学性能的影响。结果表明:补焊对接头拉伸性能没有明显的影响,但是会明显降低焊接接头的中值疲劳强度。     

基体强度与氮化钢的疲劳

通过改变预处理回火温度，研究了基体强度对氮化钢渗氮件三点弯曲疲劳强度的影响。结果表明：硬基的光滑渗氮试样比软基者的σａ提高２２％，此增益归因于３种相关的因素延滞表面疲劳裂纹的萌生及其进入快速扩展阶段的有利作用。