论文摘要：沿海环境下飞机结构件的失效分析与寿命评估研究

沿海环境下飞机结构件损伤严重降低了飞机结构的使用寿命，给飞机的可靠性和安全性带来重大影响。由于服役环境和工作剖面的复杂性，如何对飞机结构件的整个失效过程进行分析、建立飞机结构件的全寿命模型以及寿命评估方法是飞机结构可靠性研究的重点和难点。对此，本论文以“沿海环境下飞机结构件的失效分析与寿命评估研究”为主题，其主要研究工作如下：1.沿海环境下飞机结构件的失效分析。对在斐济沿海环境下服役飞机铝合金桁条的微观形貌和失效特征进行分析，同时结合飞机服役环境条件，对构件的整个失效过程、失效类型的演化、失效机理以及失效原因进行研究。结果表明：紫外线、温度、高湿和盐雾导致涂层发生老化失效；当涂层出现裂纹后，基体表面氧化膜发生点蚀；随着点蚀不断扩张，腐蚀在点蚀坑底部沿着晶界横向发展形成晶间腐蚀；当晶间腐蚀沿着晶界不断发展至相邻层面时，形成层状剥蚀；由于腐蚀产物的楔形作用，在腐蚀区域尖端萌生裂纹；裂纹在腐蚀介质和应力的联合作用下不断扩张，致使结构件强度不断发生退化而断裂。2.沿海环境下飞机结构件的全寿命建模。基于飞机铝合金桁条失效过程和机理分析，把结构件的整个服役过程分为结构涂层失效、点蚀形核增长、短裂纹增长、长裂纹扩展四个阶段。通过涂层加速试验环境谱的制定、点蚀形核增长分析、裂纹扩张分析建立飞机结构件在沿海环境条件下的四阶段寿命评估模型。通过寿命评估模型计算和分析发现：铝合金点蚀形核增长阶段和短裂纹增长阶段的时间总和约占整个寿命过程的75﹪；当构件服役年限达到14年后，裂纹会快速失稳扩张，直到结构件断裂。3.累积腐蚀损伤作用下飞机结构件的数学建模。根据常规疲劳损伤计算模型，建立在腐蚀环境作用下结构剩余腐蚀疲劳寿命的数学模型。然后，建立累积腐蚀损伤作用下的应力强度因子寿命评估方法和基于应力强度干涉模型的可靠度计算方法。最后，基于飞机结构服役过程的四阶段寿命模型，建立点蚀形核增长阶段、短裂纹增长阶段和长裂纹扩张阶段的累积腐蚀损伤应力强度因子计算模型，并通过服役飞机铝合金桁条的应用实例进行验证。4.沿海环境下飞机结构件的失效故障树分析及改进。针对飞机结构腐蚀失效分析中影响因素众多、复杂的问题，采用故障树分析方法进行系统分析和探讨。根据结构件失效过程和机理分析，建立构件腐蚀失效故障树；通过布尔代数运算求解故障树的最小割集；对底事件的概率重要度、相对概率重要度进行分析，找出引起构件发生腐蚀失效的主要因素。分析结果表明服役环境、阳极氧化工艺和选材是导致结构件腐蚀失效的主要因素，针对这些主要因素提出相应的改进和防护措施。5.飞机结构件基于模糊理论的寿命评估方法研究。采用模糊理论的分析方法对飞机结构件在服役环境下的模糊因素进行分析，分别建立模糊载荷、模糊温度和模糊临界裂纹尺寸的隶属函数。然后，根据飞机结构件的四阶段寿命模型，建立构件的模糊寿命评估模型。最后，分别实例计算基于模糊载荷、模糊温度和模糊临界裂纹尺寸的点蚀形核增长阶段、短裂纹增长阶段和长裂纹扩展阶段模糊寿命的隶属度。6.基于故障树分析的飞机结构腐蚀损伤模糊综合评判。针对飞机结构腐蚀损伤评价中影响因素复杂、模糊性的问题，采用基于故障树分析和模糊理论相结合的方法对飞机结构在复杂环境下发生的腐蚀损伤进行综合评判。基于飞机结构腐蚀损伤过程和机理分析构建腐蚀损伤故障树；建立腐蚀损伤影响因素的评判集；通过评判因素相对概率重要度分析建立评判因素权重集；确定飞机结构腐蚀损伤的评价集，建立从评判因素集到评价集的模糊映射；通过模糊关系的模糊变换，对飞机结构腐蚀损伤进行定量评价。通过飞机铝合金结构和不锈钢结构在沿海环境条件下腐蚀损伤评判的实例分析，证明了该方法的有效性。 综上所述，本论文基于斐济沿海环境下服役飞机铝合金桁条的失效分析，提出了飞机结构件的四阶段寿命模型，并基于累积损伤理论、模糊理论以及故障树分析方法对结构件的寿命进行分析和评估，同时通过服役飞机铝合金桁条的工程实例进行验证，表明本论文的研究具有重要的工程应用价值。

来源：半壳优胜鲸鱼幸运星转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/203158.html