某型直升机尾梁蒙皮开裂的失效分析

发布时间：2020-02-02 09:29

【摘要】：某型号旋翼直升机飞行过程中发生异常震动,检查发现尾梁站位BS 135.00附近的尾传动轴整流罩固定支架铆钉处有沿尾梁周向扩展的裂纹。对裂纹断口进行了宏观和微观观察、化学成分分析、金相组织检查和硬度检测,并利用有限元分析方法对尾梁结构进行模态分析,计算出尾梁结构的固有频率与振型。最后,结合模态分析结果和维护手册上的要求,对蒙皮产生裂纹的原因进行综合分析。结果表明:蒙皮裂纹的失效模式为疲劳断裂;尾桨振动超标,使其与尾梁产生共振,是裂纹产生的主要原因。
【图文】：

结构图,尾梁,结构图,铆钉孔

图１尾梁结构图Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔａｉｌｂｏｏｍ展的裂纹，裂纹长度约１５．５ｃｍ，如图２所示。本工作对尾梁蒙皮进行了宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查和硬度检测，确定蒙皮的断裂性质，并利用有限元分析方法对尾梁结构进行模态分析和模拟试验，计算出尾梁结构的固有频率与振型；然后结合模态分析结果和维护手册上的要求，对蒙皮产生疲劳裂纹的原因进行综合分析，确定裂纹产生的主要原因。图２尾梁蒙皮裂纹所处位置Ｆｉｇ．２Ｃｒａｃｋｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｔａｉｌｂｏｏｍｓｋｉｎ１理化检验１．１宏观观察由图３可以看到，裂纹穿过铆钉孔边缘，断口表面发黑，铆钉孔附近断口较为平坦，具有疲劳断裂的（ａ）表面（ｂ）截面图３尾梁蒙皮裂纹的宏观形貌Ｆｉｇ．３Ｍａｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｃｒａｃｋｉｎｔａｉｌｂｏｏｍｓｋｉｎ：（ａ）ｓｕｒｆａｃｅ；（ｂ）ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ特点，远离铆钉的断口逐渐粗糙，显示出过载断裂的特点。１．２微观观察采用电子显微镜观察铆钉孔右侧裂纹的微观形貌。由图４可以看到，裂纹从铆钉孔边缘起始，并向右侧扩展，断口较为平坦，断裂源区被磨平，裂纹扩展区的典型形貌显示解理断裂特征。铆钉左侧裂纹断口同样是由铆钉孔边缘起始，向左侧扩展，断裂起始区被磨损严重，扩展区显示为解理断裂特征，局部可见较细的疲劳条带。尾梁蒙皮裂纹起始于尾桨传动轴整流罩接耳与蒙皮连接的一个铆钉孔，从铆钉孔萌生裂纹后，以解理方式向两侧扩展，并且在解理花样上可见较细的（ａ）断口整体（ｂ）裂纹源区（ｃ）裂纹扩展区，低倍（ｄ）裂纹扩展区，高

蒙皮裂纹,尾梁,位置,铆钉孔

图１尾梁结构图Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔａｉｌｂｏｏｍ展的裂纹，裂纹长度约１５．５ｃｍ，如图２所示。本工作对尾梁蒙皮进行了宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查和硬度检测，确定蒙皮的断裂性质，并利用有限元分析方法对尾梁结构进行模态分析和模拟试验，计算出尾梁结构的固有频率与振型；然后结合模态分析结果和维护手册上的要求，对蒙皮产生疲劳裂纹的原因进行综合分析，确定裂纹产生的主要原因。图２尾梁蒙皮裂纹所处位置Ｆｉｇ．２Ｃｒａｃｋｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｔａｉｌｂｏｏｍｓｋｉｎ１理化检验１．１宏观观察由图３可以看到，裂纹穿过铆钉孔边缘，断口表面发黑，铆钉孔附近断口较为平坦，具有疲劳断裂的（ａ）表面（ｂ）截面图３尾梁蒙皮裂纹的宏观形貌Ｆｉｇ．３Ｍａｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｃｒａｃｋｉｎｔａｉｌｂｏｏｍｓｋｉｎ：（ａ）ｓｕｒｆａｃｅ；（ｂ）ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ特点，远离铆钉的断口逐渐粗糙，显示出过载断裂的特点。１．２微观观察采用电子显微镜观察铆钉孔右侧裂纹的微观形貌。由图４可以看到，裂纹从铆钉孔边缘起始，并向右侧扩展，断口较为平坦，断裂源区被磨平，裂纹扩展区的典型形貌显示解理断裂特征。铆钉左侧裂纹断口同样是由铆钉孔边缘起始，，向左侧扩展，断裂起始区被磨损严重，扩展区显示为解理断裂特征，局部可见较细的疲劳条带。尾梁蒙皮裂纹起始于尾桨传动轴整流罩接耳与蒙皮连接的一个铆钉孔，从铆钉孔萌生裂纹后，以解理方式向两侧扩展，并且在解理花样上可见较细的（ａ）断口整体（ｂ）裂纹源区（ｃ）裂纹扩展区，低倍（ｄ）裂纹扩展区，高

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