[发明专利]一种金属材料海洋大气环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验方法

说明书

本发明公开了一种金属材料海洋大气环境‑拉压疲劳载荷耦合加速试验方法，其包括步骤有：将呈轴状结构的金属材料在置于海洋大气户外环境下进行包含拉压疲劳试验、静态暴露试验的交替循环试验，以天为试验基本单位，以设定周期进行抗拉强度、断后伸长率数据检测；同时将该呈轴状结构的金属材料于同等海洋大气户外环境下进行环境静态暴露试验，以设定周期进行抗拉强度、断后伸长率数据检测，并绘制金属材料的海洋大气环境‑拉压疲劳载荷耦合加速试验与海洋大气户外环境静态暴露试验的抗拉强度、断后伸长率对比曲线，作为金属材料的海洋户外环境适应性评价指标。

技术领域

本发明涉及环境试验技术领域，具体涉及一种金属材料海洋大气环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验方法。

背景技术

飞机起落架、石油钻井钻头等装备承力结构户外环境服役过程中，一方面环境中的温度、湿度、腐蚀介质等多种环境因素的综合作用会引起承力结构的腐蚀或破坏，另一方面，承力结构服役过程遭受反复的拉压、弯曲和扭转等疲劳力学载荷作用，这种环境腐蚀与疲劳力学载荷的耦合作用对装备影响大于两者的简单叠加，极易造成装备承力结构提前破坏甚至断裂，而环境腐蚀-疲劳载荷耦合作用导致的危害性、破坏性通常无法提前预测，耦合作用下的隐患一旦发生通常会造成机毁人亡的重大灾难，严重影响装备的可靠安全服役。因此，急需针对装备承力结构服役过程中遭受的环境腐蚀-疲劳力学载荷耦合作用工况，有计划开展户外环境腐蚀-疲劳力学载荷耦合加速试验研究；而拉压疲劳载荷作为装备服役中最常见的载荷形式之一，研究户外环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验意义重大，建立户外环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验方法，对于快速掌握户外环境腐蚀与疲劳力学载荷耦合作用下性能退化规律具有重要指导作用，也可丰富和发展腐蚀疲劳相关理论。

目前，为了模拟户外环境腐蚀-拉压疲劳载荷耦合作用工况，研究人员主要通过实验室腐蚀疲劳试验进行模拟，包括两种形式：(1)实验室环境下，对试验件首先开展环境腐蚀试验，腐蚀试验结束后再进行拉压交变载荷疲劳试验，并按一定周期进行循环。这种环境腐蚀-疲劳载荷循环试验方式，由于实施操作比较方便被大量研究者采用，但其不能完全反映装备服役实际遭遇的环境腐蚀与疲劳载荷耦合作用；(2)实验室环境下，将疲劳试验设备疲劳载荷加载部位增加“环境小盒”，用于模拟某种腐蚀环境，以达到环境腐蚀与疲劳载荷的耦合作用，但这种“环境小盒”通常只模拟一种环境条件，如湿度、温度或腐蚀溶液，不能充分反映户外环境中温度、湿度、太阳辐射、盐雾等多种环境因素的综合作用。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种金属材料海洋大气环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验方法，其真实反映海洋大气多种环境因素腐蚀与拉压疲劳载荷耦合作用对金属材料性能退化影响，克服了传统实验室加速试验难以真实反映海洋大气多种环境因素腐蚀的综合影响、而自然环境静态暴露试验不能反映拉压疲劳载荷影响的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种金属材料海洋大气环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验方法，其包括步骤有：将呈轴状结构的金属材料在置于海洋大气户外环境下进行包含拉压疲劳试验、静态暴露试验的交替循环试验，以天为试验基本单位，以设定周期进行抗拉强度、断后伸长率数据检测；同时将该呈轴状结构的金属材料于同等海洋大气户外环境下进行环境静态暴露试验，以设定周期进行抗拉强度、断后伸长率数据检测，并绘制金属材料的海洋大气环境-拉压疲劳载荷耦合加速试验与海洋大气户外环境静态暴露试验的抗拉强度、断后伸长率对比曲线，作为金属材料的海洋户外环境适应性评价指标。

具体地，所述金属材料为铝合金、钢。

具体地，所述拉压疲劳试验包括：

由载荷零点拉至载荷峰值，再由载荷峰值降至载荷零点，接着由载荷零点压至载荷谷值，再由载荷谷值升至载荷零点，作为一个拉压疲劳载荷循环，

以铝合金为-0.23Fm～0.23Fm，钢为-0.19Fm～0.19Fm为应力水平、应力比为-1、正弦波加载波形、5Hz加载频率对所述呈轴状结构的金属材料进行拉压疲劳载荷循环加载，加载时间：每天上午连续25分钟，下午连续25分钟；