舰载机典型机构腐蚀疲劳可靠性分析

发布时间：2020-01-28 12:00

【摘要】：舰载机在其寿命期内绝大部分时间都停放在母舰的甲板上或机库内,随母舰在海洋上驻留和游弋,受高温、高湿和盐雾等海洋性气候环境的严酷影响。折叠翼是影响舰载机安全飞行的关键部件之一,在交变载荷作用下,其失效形式主要表现为疲劳破坏,再加上服役环境对金属材料产生的严重腐蚀作用,腐蚀和疲劳的交互作用会造成折叠翼结构承载性能的显著下降,加快裂纹的形成与扩展,从而严重降低舰载机结构的剩余强度和寿命。本文在考虑海洋腐蚀性环境影响的基础上,总结目前结构疲劳可靠性的研究进展,针对某型舰载机折叠翼进行关键部位的腐蚀疲劳可靠性分析方法研究。在考虑舰载机服役的腐蚀环境的基础上,对飞机结构腐蚀疲劳可靠性分析的DCR法进行了系统的分析研究,该方法是将腐蚀对结构的影响转化为结构细节疲劳额定值DFR的下降,再根据疲劳累积损伤理论,进行结构腐蚀疲劳可靠性寿命的计算,仅依据现有的试验数据便可求得多级载荷下的结构腐蚀疲劳寿命。本文总结了一个适用于飞机结构腐蚀疲劳可靠性分析的DCR法分析流程,给出多级载荷下飞机结构任意可靠度、任意置信度下的腐蚀疲劳寿命的计算方法,以及结构可靠度随服役年限的变化规律。以某型舰载机折叠翼为例,建立了一个工程上分析折叠翼结构腐蚀疲劳寿命及可靠性的模型。首先对折叠翼进行了结构组成和运动形式分析,利用三维造型软件对折叠翼进行几何建模,通过有限元分析软件对其进行受力分析,由此确定折叠翼的腐蚀疲劳关键部位为前梁和中梁下接头单耳内孔,再结合折叠翼的疲劳载荷谱,得到梁接头的应力谱。在此基础上,利用文中所描述的腐蚀疲劳可靠性分析DCR法,对前梁和中梁下接头单耳进行腐蚀疲劳寿命及可靠度的分析计算,得出梁接头单耳任意可靠度、任意置信度下的腐蚀疲劳寿命,以及可靠度R—T曲线。计算得到在每年400飞行小时的飞行强度下,前梁下接头单耳99.9%可靠度、90%置信度下的腐蚀疲劳寿命为25年,中梁下接头单耳99.9%可靠度、90%置信度下的腐蚀疲劳寿命为23年。并完成了无腐蚀下和腐蚀环境下疲劳寿命的对比分析,结果显示腐蚀环境大大降低了结构的抗疲劳性能和疲劳寿命。该方法可以很好地预测结构的腐蚀疲劳和可靠性性能,是工程上行之有效的分析方法。另外,本文还分析了结构的尺寸参数、环境系数、飞行强度等参数对中梁下接头单耳腐蚀疲劳寿命的影响。结果表明,采取改进设计、增大结构尺寸、提高防腐措施等方法可达到提高耳片腐蚀疲劳寿命的目的。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V271.492

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本文编号：2574003