含点蚀铝合金的疲劳寿命预测技术研究进展

2012-07-17刘建中王浩伟马少俊

失效分析与预防 2012年1期

陈勃，刘建中，王浩伟，马少俊

(1.北京航空材料研究院，北京100095;2.中国特种飞行器研究所，湖北荆门448035)

0 引言

近年来，国内外有越来越多的飞机已经达到或超过其设计寿命［1］，而腐蚀损伤是老龄飞机所面临的一个关键问题。腐蚀预损伤对铝合金疲劳寿命起决定性作用［2］。与未腐蚀试样相比，含点蚀损伤某铝合金的疲劳寿命在恒幅载荷下降低85%，谱载荷下则不到原疲劳寿命的8%。点蚀坑使得裂纹萌生寿命大幅下降，裂纹扩展寿命占到疲劳全寿命的绝大部分。这为基于断裂力学方法进行疲劳全寿命预测奠定了基础，也成为近年来国内外航空界疲劳断裂领域研究的热点。综合评估与分析近年来国内外关于该问题的研究现状和取得的主要研究成果，重点介绍基于断裂力学进行含点蚀损伤铝合金的疲劳寿命预测技术。

1 基于断裂力学的疲劳寿命预测模型

Goswami等［3］提出描述从蚀坑裂纹萌生到试样断裂的7阶段概念模型(图1)。该模型虽然全面、系统地描述了腐蚀疲劳的全部过程。但由于比较复杂，在工程上难以得到实际应用。由于疲劳载荷作用下蚀坑会很快萌生裂纹并扩展，文献［2］、［4］的分析模型均忽略了蚀坑成核、扩展和转换成小裂纹的阶段，而直接将蚀坑当量成裂纹并认为从第一个载荷循环就开始扩展。这样就可以很方便地利用常规损伤容限分析方法和软件进行裂纹扩展寿命计算。