温度和应力比对高强高韧7055铝合金型材裂纹扩展行为的影响

2020-08-21

机械工程材料 2020年8期

关键词：裂纹

(上海飞机设计研究院，上海 201210)

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高强高韧铝合金型材在航空领域应用广泛，常用于制作飞机壁板长桁、地板立柱等主要受力部件。在民用飞机中，按照损伤容限设计的受力构件的抗裂纹扩展能力是影响飞机飞行安全的重要因素[1-2]。目前，研究人员已对航空用铝合金的疲劳裂纹扩展性能进行了一定的研究。黄志伟等[3]采用紧凑拉伸(CT)试样对不同幅值循环载荷条件下7075-T7451铝合金的疲劳性能进行测试，发现随着循环载荷幅值的增大，合金的疲劳寿命缩短，裂纹扩展速率增大。宫玉辉等[4]在不同腐蚀环境下对7475-T7351铝合金厚板进行轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展试验，发现腐蚀环境会明显加快合金裂纹扩展速率，其中高周疲劳性能受影响较大，低周疲劳性能受影响较小。

飞机零件的不同部位在完整飞行剖面中经历的温度环境和载荷有所不同，因此在不同温度、应力比下对其损伤容限性能，尤其是疲劳裂纹扩展性能研究非常重要。然而，目前相关研究主要集中在铝合金板材裂纹稳定扩展行为方面[5-8]，而对高强高韧铝合金型材的研究较少。为此，作者采用中心裂纹试样测试了不同温度和应力比下高强高韧7055-T76511铝合金型材的疲劳裂纹扩展速率及裂纹扩展门槛值，以期为航空零部件选材设计提供一定依据，为飞机的服役安全性和经济性提供保障。