CN106404646A - 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法 - Google Patents

一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106404646A
CN106404646A CN201610766351.2A CN201610766351A CN106404646A CN 106404646 A CN106404646 A CN 106404646A CN 201610766351 A CN201610766351 A CN 201610766351A CN 106404646 A CN106404646 A CN 106404646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
equivalent
fatigue
groups
testpieces
corrosion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610766351.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王继普
王新波
秦剑波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority to CN201610766351.2A priority Critical patent/CN106404646A/zh
Publication of CN106404646A publication Critical patent/CN106404646A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，属于静力或疲劳试验领域。在已知的腐蚀环境E1和E2下，两组相同数量相同形式的结构模拟件分别进行腐蚀t1及t2时间，计算在等幅疲劳载荷下的疲劳寿命，并通过t校验查看两组试验件的疲劳寿命是否相当，若不相当，则调整等幅疲劳载荷值或腐蚀时间，直至两组试验件的疲劳寿命是否相当，从而确定两组腐蚀环境E1和E2的腐蚀当量关系。本发明方法由于采用了结构疲劳寿命作为参量，直接以环境对结构影响的最终结果为目标，通过比较腐蚀影响后的疲劳寿命差异来确定环境谱之间的当量关系，当量关系更加直接可靠。

Description

一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法
技术领域
本发明属于静力或疲劳试验领域，具体涉及一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法。
背景技术
飞机结构腐蚀疲劳研究的基础性工作之一是编制飞机结构的环境谱，为了使飞机的日历定寿从定性走向定量，关键技术是解决自然环境下试验环境间的当量关系。目前环境谱加速方法主要有以下几种：
(1)当量折算法
该方法以法拉弟定律为基础，认为飞机金属结构的腐蚀失效主要是由电化学反应引起的。电化学反应过程中，电荷量的转移与反应物质的变化量之间有严格的等量关系，让加速环境谱作用下的腐蚀电量等于飞机使用环境作用下的腐蚀电量，就确定了加速试验谱与地面停放环境谱之间的当量关系。
当量折算法只适用于金属基体，不适用于结构的非金属涂层。对于飞机结构中金属构件及含有螺栓和铆钉连接的腐蚀疲劳关键部位，当量折算法也是适用的。对于有良好涂层防护体系的外露腐蚀/疲劳关键部位而言，当量折算法只能用于建立关键部位涂层防护体系失效后的当量加速关系。当量折算法适用于地面停放环境谱和结构关键部位局部环境谱已给出的情况。
(2)腐蚀程度相当法
该方法选取最大腐蚀坑深度、腐蚀面积、涂层绝缘电阻、涂层色差和光泽度变化等作为腐蚀损伤参数，将飞机结构在使用环境作用下的腐蚀损伤参数与试验件在加速试验谱作用下的腐蚀损伤参数进行对比分析，确定加速试验谱与地面停放环境谱之间的当量关系。
腐蚀程度相当法适用于建立腐蚀疲劳关键部位、腐蚀失效关键部位的涂层及金属基体等各种加速试验环境谱的当量加速关系。对于使用多年，有较充分的外场飞机结构腐蚀损伤信息，可以较好地检测使用不同年限飞机对应部位腐蚀程度的情况下，腐蚀程度相当法是确定当量加速关系的良好方法。
(3)疲劳强度相当法
该方法通过飞机结构关键部位在地面停放环境作用下疲劳强度降低与结构关键部位试验件在加速试验谱作用下疲劳强度降低程度相当，以此为准则，从而确定加速试验谱与地面停放谱之间的当量关系。疲劳强度相当法确定当量关系时比较直接和可靠，但必须有在飞机结构实际使用环境放置若干年限的模拟试验件，飞机实际使用环境比较复杂，使用年限比较长，不同部位材料和连接形式不同，在工程上实现有相当困难。通常只选取一些典型结构件，在典型使用环境下进行若干年限停放试验，然后进行理论分析和反推。
现有环境谱加速方法根据腐蚀产物和腐蚀程度进行比对或当量折算，尚未考虑结构疲劳强度等工程参量。
发明内容
本发明的任务和目的是建立一种基于疲劳强度相当的环境谱加速方法，提高强度评估的准确性，从环境对结构疲劳寿命的影响出发，以加速前后相同结构在相同环境谱下的疲劳寿命相当为准则，建立环境谱当量加速方法。
本发明基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，主要包括：
S1、将若干相同试验件均分为两组，每组n个试验件，第一组试验件在加速腐蚀环境E1下腐蚀时间t1，第一组试验件在自然环境E2下腐蚀时间t2，获得所述两组试验件在等幅疲劳载荷下的疲劳寿命；
S2、将所述第一组试验件的疲劳寿命和第二组试验件的疲劳寿命分别取对数，并计算两组试验件的n个对数差值；
S3、计算所述对数差值的平均值及标准差，并根据以下公式进行t校验：
其中，为平均值，sa-b为标准差，v为自由度；
S4、在同一显著度下，查表得到临界值ta，若t小于ta，则所述两组试件疲劳寿命相当，否则，调整所述等幅疲劳载荷的上下限值或者调整所述腐蚀时间t1，直至t小于ta；
S5、在所述两组试件疲劳寿命相当的情况下，计算腐蚀环境E1和腐蚀环境E2的当量关系β＝t2/t1。
优选的是，所述任一组试验件数量不低于5件。
上述方案中优选的是，所述v＝n-1。
上述方案中优选的是，所述v＝n-2。
上述方案中优选的是，所述v＝n。
本发明方法由于采用了结构疲劳寿命作为参量，直接以环境对结构影响的最终结果为目标，通过比较腐蚀影响后的疲劳寿命差异来确定环境谱之间的当量关系，当量关系更加直接、可靠，更贴近工程实际情况。
附图说明
图1为本发明基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法的一优选实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，主要包括：
S1、将若干相同试验件均分为两组，每组n个试验件，第一组试验件在加速腐蚀环境E1下腐蚀时间t1，第一组试验件在自然环境E2下腐蚀时间t2，获得所述两组试验件在等幅疲劳载荷下的疲劳寿命；
S2、将所述第一组试验件的疲劳寿命和第二组试验件的疲劳寿命分别取对数，并计算两组试验件的n个对数差值；
S3、计算所述对数差值的平均值及标准差，并根据以下公式进行t校验：
其中，为平均值，sa-b为标准差，v为自由度；
S4、在同一显著度下，查表得到临界值ta，若t小于ta，则所述两组试件疲劳寿命相当，否则，调整所述等幅疲劳载荷的上下限值或者调整所述腐蚀时间t1，直至t小于ta；
S5、在所述两组试件疲劳寿命相当的情况下，计算腐蚀环境E1和腐蚀环境E2的当量关系β＝t2/t1。
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。
以飞机48框处壁板连接部位结构为例，进行计算验证。
该飞机48框处典型壁板连接细节模拟件共14件，随机分成2组，每组7件，第一组在试验室加速腐蚀环境E1下腐蚀40小时后，在等幅疲劳载荷(Smax,Smin)＝(84，0)下的疲劳寿命(N11～N17)分别如下：
437145，327853，261539，280985，431403，398266，385970
第二组在自然环境E2下腐蚀5年后，在等幅疲劳载荷(Smax,Smin)＝(84，0)下的疲劳寿命(N21～N27)分别如下：
285147，428021，330624，273217，421306，387218，403506
为了检验两组试验件疲劳寿命均值是否相同，根据HB/Z112-1986中的“成对对比试验”的t检验法，所述t检验是用t分布理论来推论差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著，具体检验过程如下：
(1)差数计算
将第一组和第二组疲劳寿命取对数，并计算他们的差数，见下表1。
表1、
(2)计算差数平均值
利用表1数据，计算差数平均值(n＝7)：
(3)计算差数标准差
利用表1数据，计算差数标准差为：
(4)t检验
备选实施方式中，也可以通过自由度来进行t校验，即通过以下公式
其中，自由度v可以是n-1或n-2。
取显著度α＝5％，根据ta＝f(a，n)查表可得ta＝2.447。由于t<ta，故认为两组试件的母体均值μa和μb相同，即两组试件对数疲劳寿命无差异，也就是说两组试件疲劳寿命相当。
因此，可得腐蚀环境E1和腐蚀环境E2的当量关系β为：
β＝5/40＝0.125年/小时。
即在腐蚀环境E1中腐蚀1小时相当于在腐蚀环境E2中腐蚀0.125年。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，其特征在于，包括：
S1、将若干相同试验件均分为两组，每组n个试验件，第一组试验件在加速腐蚀环境E1下腐蚀时间t1，第一组试验件在自然环境E2下腐蚀时间t2，获得所述两组试验件在等幅疲劳载荷下的疲劳寿命；
S2、将所述第一组试验件的疲劳寿命和第二组试验件的疲劳寿命分别取对数，并计算两组试验件的n个对数差值；
S3、计算所述对数差值的平均值及标准差，并根据以下公式进行t校验：
t = X &OverBar; a - b s a - b v
其中，为平均值，sa-b为标准差，v为自由度；
S4、在同一显著度下，查表得到临界值ta，若t小于ta，则所述两组试件疲劳寿命相当，否则，调整所述等幅疲劳载荷的上下限值或者调整所述腐蚀时间t1，直至t小于ta；
S5、在所述两组试件疲劳寿命相当的情况下，计算腐蚀环境E1和腐蚀环境E2的当量关系β＝t2/t1。
2.如权利要求1所述的基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，其特征在于：所述任一组试验件数量不低于5件。
3.如权利要求1所述的基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，其特征在于：所述v＝n-1。
4.如权利要求1所述的基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，其特征在于：所述v＝n-2。
5.如权利要求1所述的基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法，其特征在于：所述v＝n。
CN201610766351.2A 2016-08-29 2016-08-29 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法 Pending CN106404646A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610766351.2A CN106404646A (zh) 2016-08-29 2016-08-29 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610766351.2A CN106404646A (zh) 2016-08-29 2016-08-29 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106404646A true CN106404646A (zh) 2017-02-15

Family

ID=58003605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610766351.2A Pending CN106404646A (zh) 2016-08-29 2016-08-29 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106404646A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461734A (zh) * 2020-11-02 2021-03-09 航天科工防御技术研究试验中心 一种加速腐蚀试验的设计方法
CN113820266A (zh) * 2020-09-24 2021-12-21 贵阳职业技术学院 一种异种金属材料电偶腐蚀的当量加速折算方法
CN114076730A (zh) * 2020-08-12 2022-02-22 株洲中车时代电气股份有限公司 电气柜涂层在动态自然环境下的环境谱编制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101482481A (zh) * 2008-01-07 2009-07-15 中国人民解放军空军装备研究院航空装备研究所 包含疲劳载荷的金属结构日历寿命确定方法
CN103995099A (zh) * 2014-04-17 2014-08-20 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种确定有机玻璃人工加速与使用老化当量关系的方法
CN104318128A (zh) * 2014-11-18 2015-01-28 中国人民解放军空军工程大学 飞机结构防护体系日历安全寿命的确定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101482481A (zh) * 2008-01-07 2009-07-15 中国人民解放军空军装备研究院航空装备研究所 包含疲劳载荷的金属结构日历寿命确定方法
CN103995099A (zh) * 2014-04-17 2014-08-20 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种确定有机玻璃人工加速与使用老化当量关系的方法
CN104318128A (zh) * 2014-11-18 2015-01-28 中国人民解放军空军工程大学 飞机结构防护体系日历安全寿命的确定方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANHILL R J H ET AL.: "The fatigue in aircraft corrosion tesing program:AGARD repot NO.713", 《.AMERICAN SOCIETY OF TESTIN MATERIAL》 *
中华人民共和国航空工业部: "《HB/Z112-86 中华人民共和国航空工业部部标准 材料疲劳试验统计分析方法》", 1 October 1986 *
刘成臣 等: "30CrMnSiA合金钢当量加速腐蚀试验", 《腐蚀与防护》 *
朱做涛 等: "基于中值寿命和特征寿命相当的腐蚀当量折算关系研究", 《机械强度》 *
董聪 等: "疲劳寿命分布模型及其拟合优度检验", 《航空学报》 *
陈群志 等: "飞机结构典型环境腐蚀当量关系研", 《航空学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114076730A (zh) * 2020-08-12 2022-02-22 株洲中车时代电气股份有限公司 电气柜涂层在动态自然环境下的环境谱编制方法
CN113820266A (zh) * 2020-09-24 2021-12-21 贵阳职业技术学院 一种异种金属材料电偶腐蚀的当量加速折算方法
CN113820266B (zh) * 2020-09-24 2023-12-22 贵阳职业技术学院 一种异种金属材料电偶腐蚀的当量加速折算方法
CN112461734A (zh) * 2020-11-02 2021-03-09 航天科工防御技术研究试验中心 一种加速腐蚀试验的设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104699976B (zh) 一种包含平均应力影响的金属材料多轴高周疲劳失效预测方法
CN106404646A (zh) 一种基于疲劳强度相当的环境谱加速当量确定方法
Zhu et al. A practical method for determining the Corten-Dolan exponent and its application to fatigue life prediction
CN103914623B (zh) 用于飞机结构腐蚀疲劳关键件延寿的寿命包线扩展方法
CN108918261B (zh) 一种用少量试验测定材料构件疲劳寿命规律的方法
El Aghoury et al. Corrosion-fatigue strain-life model for steel bridge girders under various weathering conditions
CN102410979A (zh) 检测涂层耐腐蚀失效的循环组合试验方法
Barai et al. Mechano-electrochemical model for acoustic emission characterization in intercalation electrodes
CN114936498A (zh) 考虑材料性能退化的蠕变疲劳损伤等级确定方法及***
Tomsic Dictionary of materials and testing
CN110196779A (zh) 一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法
D’Angela et al. Failure criteria for real-time assessment of ductile cast irons subjected to various loading conditions
Kryukov et al. Investigation of samples taken from Kozloduy unit 2 reactor pressure vessel
Eason et al. Disposition curves for irradiation-assisted stress corrosion cracking of austenitic stainless steels in light water reactor environments
Bulloch et al. An detailed integrity assessment of a 25 MW hydro-electric power station penstock
Gordon et al. Evaluation of wrought iron for continued service in historic bridges
Wang et al. Comparison of simulation methods applied to steel bridge reliability evaluations
Cruse et al. Fatigue reliability of gas turbine engine structures
Gu et al. Measurement and Analysis of Hydrogen Distribution in Stress Environment Using Vickers Microhardness Technique
CN104318127A (zh) 飞机结构日历安全寿命的确定方法
Ozerova et al. Certain peculiarities in the distribution of mercury in meteorites
范志超 Creep-fatigue lives prediction and sensitivity study of 316H at 550° C
Pluvinage et al. Sensitivity to hydrogen embrittlement of 2 pipe steels
Koul et al. Practical experience with damage tolerance based life extension of turbine engine components
Potyondy et al. Simulation of 3D non-planar fatigue crack growth in a turbine blade root

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication