[发明专利]航空铝合金材料腐蚀损伤及疲劳寿命的研究方法

说明书

本发明公开了一种航空铝合金材料腐蚀损伤及疲劳寿命的研究方法，通过对试验件进行不同当量腐蚀年限的加速腐蚀，定义了9个腐蚀损伤评价指标来评价腐蚀试验件的腐蚀损伤，引入新的参数B和参数C/A对试验件的腐蚀损伤形貌演化进行描述和分析；使用理论分析和MIT模型计算方法对腐蚀损伤评价指标进行了筛选，筛选出影响疲劳寿命的三个腐蚀损伤评价指标；基于筛选出来的三个腐蚀损伤评价指标，建立腐蚀损伤与疲劳寿命之间的映射模型；利用腐蚀损伤与疲劳寿命之间的映射模型，对试验件的腐蚀疲劳寿命进行预测。本发明中的方法可以全面准确的分析航空铝合金材料的腐蚀损伤规律，预测航空铝合金的腐蚀疲劳寿命，且预测的误差较小。

技术领域

本发明涉及航空材料腐蚀损伤及疲劳寿命技术领域，尤其涉及航空铝合金材料腐蚀损伤及疲劳寿命的研究方法。

背景技术

铝合金由于比强度高、比刚度高和在常规环境下良好的稳定性，因而在现役飞机中获得了广泛的应用。在我国自行研制的飞机中，铝合金用量占机体结构材料的比例高达80％以上；虽然在新研制的飞机中钛合金和复合材料的比例有所上升但铝合金的用量仍达到60％-65％。铝合金材料在使用过程中，易受周围环境的影响会遭受到不同形式的损伤，其中腐蚀是较为常见的一种损伤形式。腐蚀是指材料在周围环境的作用下引起的破坏或变质。飞机结构受环境腐蚀，其结构的力学性能会大大降低，甚至在不知情的情况下导致构件的断裂，最终导致机毁人亡的灾难性事故。而由于飞机是在海洋大气、高温、高湿、紫外线照射、化学介质等联合作用的环境下服役，因此，其铝合金结构表现出更强的腐蚀敏感性。腐蚀环境下铝合金结构的腐蚀损伤评价以及疲劳寿命的研究成为飞机结构安全性分析技术需要解决的问题。

铝合金结构的腐蚀损伤形貌信息是非常重要的，它直接影响着遭受腐蚀损伤铝合金结构的剩余强度和剩余寿命，对初始的腐蚀损伤进行分类以及数值化，可以更准确地评估腐蚀损伤对结构造成的强度以及寿命方面的影响。然而，到目前为止还没有一套公认的腐蚀疲劳损伤评价标准。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种航空铝合金材料腐蚀损伤及疲劳寿命的研究方法，定义了多个腐蚀损伤评价指标，通过腐蚀疲劳损伤机理分析以及MIT模型筛选出对航空铝合金材料影响较大的三个腐蚀损伤评价指标，并建立这三个腐蚀损伤评价指标与疲劳寿命关系之间的模型，为工程条件下研究航空铝合金材料的腐蚀疲劳寿命预测方法提供了一个思路参考。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

航空铝合金材料腐蚀损伤及疲劳寿命的研究方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：对航空铝合金材料试验件进行静强度拉伸试验，得到试验件的静拉伸强度平均值σ_mean，以及对应的疲劳试验机最大拉应力σ_max、最小拉应力σ_min；

S2：根据静拉伸强度平均值与试验件的截面尺寸，计算疲劳试验机拉伸的最大拉力F_max和最小拉力F_min；

S3：对无腐蚀试验件进行疲劳试验，测得无腐蚀试验件的疲劳寿命；

S4：对试验件分别进行不同当量腐蚀年限的加速腐蚀；

S5：基于多个不同的腐蚀损伤评价指标，对经过不同当量腐蚀年限腐蚀后的试验件进行腐蚀损伤测量；

S6：对腐蚀损伤测量之后的试验件进行疲劳拉伸，测量对应的疲劳寿命；

S7：根据步骤S5的测量结果，对试验件的腐蚀损伤形貌演化进行描述和分析；

S8：对步骤S5中多个不同的腐蚀损伤评价指标进行筛选，筛选出影响疲劳寿命的三个腐蚀损伤评价指标；

S9：基于步骤S8中筛选出来的三个腐蚀损伤评价指标，建立腐蚀损伤与疲劳寿命之间的映射模型；