【摘要】：7075鋁合金作為硬鋁合金的一種,被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。飛機(jī)結(jié)構(gòu)常常受到多軸疲勞載荷的作用,其中,載荷種類(lèi)和相互作用、服役過(guò)程的腐蝕環(huán)境以及結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)特征,會(huì)對(duì)失效行為產(chǎn)生顯著影響。因此,對(duì)材料的疲勞失效進(jìn)行分析十分重要。針對(duì)不同加載條件下的7075鋁合金多軸疲勞失效問(wèn)題,對(duì)薄壁管件進(jìn)行拉扭復(fù)合疲勞試驗(yàn),結(jié)果表明,隨等效應(yīng)力幅的降低,多軸疲勞壽命增加;等效應(yīng)力恒定時(shí),壽命隨應(yīng)力幅比的升高而增加;拉扭相位差對(duì)壽命影響較小。高應(yīng)力幅下材料在軸向和扭向以軟化為主,低應(yīng)力幅下硬化和軟化交替出現(xiàn)。宏觀斷口平臺(tái)區(qū)隨應(yīng)力幅比的增加而逐漸減小,擴(kuò)展區(qū)可以觀察到疲勞條帶和二次裂紋,瞬斷區(qū)出現(xiàn)混合型韌窩。提出基于Basquin準(zhǔn)則的改進(jìn)模型,壽命預(yù)測(cè)效果較好,壽命預(yù)測(cè)值均位于兩倍分散帶內(nèi)。針對(duì)加載順序?qū)Χ噍S疲勞累積損傷的影響,對(duì)7075鋁合金薄壁管件進(jìn)行12組兩級(jí)加載多軸疲勞試驗(yàn)。對(duì)比分析表明,兩級(jí)多軸疲勞加載的相互作用會(huì)降低疲勞損傷累積速率。分析循環(huán)加載曲線和斷口形貌可知,對(duì)應(yīng)較低疲勞壽命的載荷在兩級(jí)加載中占主導(dǎo)地位。考慮應(yīng)力幅比影響和載荷相互作用,基于改進(jìn)的Basquin準(zhǔn)則,提出非線性累積損傷模型,壽命預(yù)測(cè)結(jié)果較好,所有預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)均位于兩倍分散帶內(nèi)。針對(duì)飛機(jī)地面腐蝕與空中疲勞交替過(guò)程,研究預(yù)腐蝕和交替腐蝕對(duì)7075鋁合金的多軸疲勞行為的影響,結(jié)果表明:等效應(yīng)力恒定時(shí),隨著預(yù)腐蝕時(shí)間增加,試樣表面蝕坑數(shù)量和密度增加,腐蝕影響權(quán)重增大,多軸疲勞壽命降低;腐蝕-多軸疲勞交替試驗(yàn)中,單位加載周次恒定時(shí),單位腐蝕時(shí)間增加導(dǎo)致多軸疲勞壽命下降,隨著交替級(jí)數(shù)的增加,試樣表面腐蝕程度加劇;基于Miner模型和預(yù)腐蝕疲勞壽命數(shù)據(jù),提出修正的損傷累積模型進(jìn)行交替腐蝕-多軸疲勞壽命預(yù)測(cè),壽命預(yù)測(cè)值基本位于兩倍分散帶內(nèi)。針對(duì)缺口對(duì)多軸疲勞性能的影響,對(duì)7075鋁合金缺口件進(jìn)行不同等效應(yīng)力條件下的拉扭復(fù)合疲勞試驗(yàn),結(jié)合DIC數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析,結(jié)果表明:隨等效應(yīng)力的增加,缺口件多軸疲勞壽命降低,缺口局部最大軸向、扭向和剪切工程應(yīng)變?cè)龃蟆２煌刃?yīng)力條件下,疲勞過(guò)程中缺口局部周邊出現(xiàn)應(yīng)變集中�；贒IC分析出的臨界平面,引入臨界面角度和最大正應(yīng)變,提出修正的SWT模型,其預(yù)測(cè)效果較為理想。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V252.2;TG146.21
【圖文】：

第二章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法試驗(yàn)材料試驗(yàn)所用 7075-T651 鋁合金化學(xué)成分如表 2.1 所示，采用擠壓成型、直徑為棒材，沿成型方向取材加工試樣，測(cè)得材料常溫下基本力學(xué)性能為：屈服5MPa，抗拉強(qiáng)度 538.90MPa，彈性模量 70.36GPa。對(duì)于多軸疲勞試驗(yàn)，依測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) ASTM E2207[85]加工成薄壁管狀試樣，光滑件尺寸如圖 2-1 所示，如圖 2-2 所示。表 2.1 7075-T651 鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ %）i Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr 0 0.50 1.20~2.00 0.30 2.10~2.90 5.10~6.10 0.20 0.18~0.28

圖 2-2 所示。表 2.1 7075-T651 鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ %） Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr 0 0.50 1.20~2.00 0.30 2.10~2.90 5.10~6.10 0.20 0.18~0.28 圖 2-1 多軸疲勞光滑件試樣尺寸圖 (mm)

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