高强度铝合金腐蚀疲劳裂纹闭合解析模型探索研究.pdfVIP

高强度铝合金腐蚀疲劳裂纹 闭合解析模型的探索研究 沈海军 吕国志 马君峰 (西北工业大学飞机系，西安710972) 摘要结合7475·T761铝合金材料在3．5％NaCI水溶液中的变形——腐蚀电流关系试验与裂尖 局部应力应变分析-对腐蚀疲劳裂纹扩展过程中裂尖阳极溶解的贡献进行了计算；在裂尖局 部应力应变分析的基础上-对AK=H进行了重新定义，并利用腐蚀环境下材料的da／dN—AK曲 线和5—2Ⅳr曲线，对高强度铝台金腐蚀痘劳裂纹闭合现象进行了探索。从而形成了一种适应 于高强度铝合金腐蚀疲劳的裂纹闭合解折模型。 关麓词应力一应变分折。腐蚀疲劳，5—2．Ⅳ，曲线，da／dN—AK曲线．闭合现象 引 言 对于腐蚀环境下的疲劳裂纹闭合模型．目前依然处于不断的探索之中。对该问题的研 究，实验方法占主导地位。通过对试验结果的分析，许多研究者仿照惰性环境中的情况，对 腐蚀环境下的裂纹扩展da／dN—A‘口曲线归一化进行了工作。但综合考虑裂尖实际应力一应变 和腐蚀环境下材料特性的解析模型却十分罕见。本文首先对裂尖的局部应力应变进行了分 结果，对腐蚀疲劳裂纹扩展过程中裂尖阳极溶解的贡献进行了计算；接着，在裂尖局部应力 应变分析的基础上，利用腐蚀环境下材料的da／dN—Ar曲线和￡一2N，曲线，对高强度铝合金 腐蚀疲劳裂纹闭合现象进行了探索和研究。从而形成了一种适应于高强度铝台金腐蚀疲劳的 裂纹闭合解析模型。 1 本文的研究对象——高强度铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展 大量试验研究发现，材料腐蚀环境下的 daldN-AK曲线有三种形式，见图l。A类型 被称为真实腐蚀疲劳，其中．铝，水系统是该 类型的典型代表。B．c类型分别被称为应力 腐蚀型疲劳和混合型疲劳，其裂纹扩展过程 隧隧盥 AK 中含应力腐蚀问题。由于应力腐蚀问题和腐 m AK‘sccAKcAK dnccAn“ 蚀疲劳问题有着不同的机理，因此，为了便 A型 B型 c型 于研究，本文仅致力于真实腐蚀疲劳中的铝／ 图1腐蚀疲劳裂坟扩展类型 水系统——高强度铝合金，3．5％NaCI体系，井对其裂纹扩展中的闭合现象进行描述。 2 裂尖局部应力应变分析与腐蚀疲劳裂纹扩展过程中裂尖阳极溶解的贡献 2．1等幅载荷下裂尖局部应力应变响应的确定 对于一个稳定扩展的裂纹．假设： (1)裂尖塑性区内存在着一个区域J·(称裂尖损伤区)，其中应力、应变梯度很小，可看成 均匀分布【11。如图2所示。 362 ， ： } I —————————————_了_1可可———————————————一—— (2)区域，内的材料经历应变疲劳，当达到寿命．vr，区域矿内的材料破坏，裂纹扩展 工●o 由假设(1)知，裂尖一区的应力、