预腐蚀航空铝合金损伤演化及失效机理研究

发布时间：2021-08-10 17:03

　　航空铝合金（如2xxx和7xxx）由于强度高,重量轻被广泛用于飞机机身框架,舱壁和机翼表面。然而,这些合金在服役期间,容易产生局部腐蚀现象。为改进腐蚀管理方法,保障飞机安全经济运行,深入认识局部腐蚀对铝合金损伤演化和裂纹扩展的影响具有重要意义。本文开展了预腐蚀铝合金损伤演化实验分析。对含不同程度预腐蚀损伤的铝合金试件进行了单轴拉伸实验,结合数字图像相关方法（DIC）和扫描电镜（SEM）断口分析,研究了预腐蚀对材料损伤演化和裂纹扩展的影响。DIC应变图给出了裂纹萌生和扩展的时空演化特征,断口形貌识别关键损伤区的腐蚀坑形状和尺寸。实验发现,预腐蚀导致材料表观刚度,强度和延展性的下降;局部腐蚀影响了材料损伤位置、裂纹萌生、联合以及断裂路径,关键损伤区域的演化主导了整个断裂过程;关键损伤区域存在明显的蚀坑,并且蚀坑尺寸随着腐蚀时间增加而变大。失效分析显示,在拉应力作用下,材料局部腐蚀处由于应力集中产生微裂纹损伤,此外空隙在杂质和第二相粒子上成核。腐蚀损伤和空洞损伤进一步加剧、联结,导致最终的断裂。利用上述实验方法进一步研究了预腐蚀对材料宏观裂纹扩展的影响。进行了不同预腐蚀时间下,含预制裂纹铝合... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 局部腐蚀铝合金损伤演化实验研究
    1.3 局部腐蚀铝合金损伤失效建模分析
    1.4 相关研究现状分析
    1.5 本文研究内容
第2章 实验方法
    2.1 金相分析
    2.2 腐蚀实验
    2.3 力学测试
    2.4 数字图像相关方法
    2.5 断口分析
    2.6 本章小结
第3章 预腐蚀铝合金损伤演化实验分析
    3.1 实验材料与试件
        3.1.1 材料成分
        3.1.2 试件尺寸
    3.2 铝合金腐蚀实验
        3.2.1 腐蚀形貌
        3.2.2 腐蚀机理分析
    3.3 预腐蚀铝合金单轴拉伸实验
        3.3.1 实验过程
        3.3.2 宏观力学性能分析
        3.3.3 损伤和开裂阈值应变的确定
        3.3.4 变形场演化
        3.3.5 断口分析
    3.4 失效过程分析
    3.5 本章小结
第4章 预腐蚀铝合金宏观裂纹扩展实验分析
    4.1 试件准备
    4.2 测试过程
    4.3 实验结果分析
        4.3.1 宏观力学性能分析
        4.3.2 变形场演化
        4.3.3 断口分析
    4.4 本章小结
第5章 预腐蚀铝合金裂纹萌生与扩展微观实验
    5.1 实验试件
    5.2 预腐蚀铝合金扫描电镜原位拉伸实验
    5.3 实验结果分析与讨论
        5.3.1 断裂过程
        5.3.2 裂纹萌生与扩展
    5.4 本章小结
第6章 结论
    6.1 本文工作总结
    6.2 研究工作展望
致谢
参考文献
附录A：发表论文和参加科研情况说明


【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金预腐蚀剩余寿命的分形维数预测方法[J]. 张川,姚卫星.  中国机械工程. 2013(17)

博士论文
[1]数字图像相关方法及其在材料损伤破坏实验中的应用[D]. 宋海鹏.天津大学 2013



本文编号：3334447