【摘 要】
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以2024-T3和2524-T3合金薄板为研究对象,采用拉伸和疲劳力学性能测试、金相和透射电子显微分析技术,比较研究了2024-T3和2524-T3合金薄板的组织和性能,重点考察了Fe、Si杂质相和初生相形貌、大小、分布对合金疲劳特性的影响.结果表明,两种合金晶粒内部分布有大量短棒状的微米级的析出相,它是铸锭均匀化过程中析出的,有抑制再结晶和晶粒长大的作用;两种合金中Fe和Si主要以两种形式存在,
【机 构】
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中南大学 材料科学与工程学院,长沙 中南大学 材料科学与工程学院,长沙 东北轻合金有限责任公司,哈
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以2024-T3和2524-T3合金薄板为研究对象,采用拉伸和疲劳力学性能测试、金相和透射电子显微分析技术,比较研究了2024-T3和2524-T3合金薄板的组织和性能,重点考察了Fe、Si杂质相和初生相形貌、大小、分布对合金疲劳特性的影响.结果表明,两种合金晶粒内部分布有大量短棒状的微米级的析出相,它是铸锭均匀化过程中析出的,有抑制再结晶和晶粒长大的作用;两种合金中Fe和Si主要以两种形式存在,一种是Al7Cu2Fe杂质相,另一种是含Fe、Mn、Si的铝化物,2024合金中的夹杂相较多而且还有团聚的倾向;其次,两种合金高频轴向疲劳断口上疲劳裂纹扩展区内疲劳条带间距没有太大的差别,但是2024-T3合金薄板疲劳断口上裂纹源附近容易发现铝化合物夹杂,这种杂质相性脆,杂质相周围容易萌生裂纹,降低了合金疲劳强度和寿命.
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对结构钢等高纯净材料,裂纹经常是从滑移带萌生.在构件的孔、槽等附近的应力集中区,疲劳载荷水平比较高,在疲劳早期就会观察到许多个晶粒尺寸级的小裂纹,这时的损伤模式是以裂纹萌生为主.随着疲劳循环数的增加,小裂纹的萌生、扩展和合并等不同损伤模式都在发展,逐渐形成一条或几条宏观疲劳裂纹.裂纹起始阶段的损伤特点是多种模式的竞争和共存,因此裂纹起始寿命的估算是比较困难的.本文介绍了采用计算机模拟方法再现的裂纹
起落架的四框架是主要的承载构件之一,承受来自起落架的载荷产生剪切变形,并且承受飞机起飞和着陆过程中的振动和冲击,是起落架结构设计强度分析的重点.本文借助有限元分析软件ANSYS,对飞机前起落架四框架经常出现疲劳裂纹和断裂的四框架B型材进行有限元强度分析.分析中着重解决载荷的合理分配等问题,结果表明采用线形载荷分配形式对所分析的四框架型材进行有限元应力分析,能够得到接近型材实际工作时的应力分布情况.
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建立了自行火炮虚拟样机模型,仿真并获得二维疲劳载荷设计谱.对载荷谱作用下三维表面裂纹,采用双重边界元理论求解裂纹前沿的应力应变场,运用Forman理论、最小应变能密度法和Elber模型,计算裂纹前沿各点的扩展长度、扩展方向和应力强度因子等特征量.根据增量步下裂纹几何形状的改变,对裂纹面进行网格重划分和迭代计算,模拟三维裂纹的扩展,预测裂纹扩展寿命.扭力轴表面裂纹扩展的仿真结果表明该方法合理可行.
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