劉學(xué)君,楊曉華,辛志東,江雪龍

(1.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū),山東青島266041; 2.陜西飛機工業(yè)(集團)有限公司設(shè)計院,陜西漢中723213)

某型飛機典型結(jié)構(gòu)危險部位地面停放預(yù)腐蝕影響系數(shù)曲線的試驗測定

劉學(xué)君1,楊曉華1,辛志東2,江雪龍1

(1.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū),山東青島266041; 2.陜西飛機工業(yè)(集團)有限公司設(shè)計院,陜西漢中723213)

摘.要.目的評定飛機日歷壽命,測定飛機典型結(jié)構(gòu)件的地面停放系數(shù)隨日歷年限的變化規(guī)律(C-T曲線)。方法針對典型飛機結(jié)構(gòu)連接件,首先在實驗室條件下采用加速腐蝕的預(yù)腐蝕試驗及預(yù)腐蝕后的疲勞試驗,得到不同加速當(dāng)量腐蝕年限下的疲勞壽命,然后對疲勞試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計及處理。結(jié)果最后擬合得到飛機典型結(jié)構(gòu)件的地面停放系數(shù)隨日歷年限的變化規(guī)律曲線。

結(jié)論通過C-T曲線可為某型飛機的定壽提供基礎(chǔ)。

C-T曲線;日歷壽命;統(tǒng)計處理;腐蝕

日歷壽命的評定需要考慮腐蝕環(huán)境的影響,劉文珽等建立的飛機結(jié)構(gòu)日歷壽命評定體系引入了綜合考慮地面停放腐蝕和空中腐蝕疲勞的影響系數(shù)。其中,地面停放預(yù)腐蝕影響系數(shù)曲線(C-T曲線)反映了地面停放腐蝕的影響[1—4]。

文中針對某型飛機典型結(jié)構(gòu)連接件,首先進行了預(yù)腐蝕實驗和預(yù)腐蝕疲勞實驗,在獲得實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,為保證數(shù)據(jù)可靠性,對實驗數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗和顯著性檢驗,最后擬合得到C-T曲線,為某型飛機的日歷壽命評定提供了參考。

1C-T曲線

C-T曲線是由腐蝕影響系數(shù)m(t)針對飛機結(jié)構(gòu)簡化得來的,T代表地面停放時間。地面停放腐蝕修正系數(shù)為:

式中:N0為在一般環(huán)境下和使用載荷譜下的疲勞壽命;N0j為先在加速試驗環(huán)境譜下進行當(dāng)量地面停放Tj年的加速腐蝕試驗,然后在一般環(huán)境和使用載荷譜下得到的疲勞壽命。

C-T曲線是由(Tj,Cj)擬合得到的,地面停放時間Tj是由加速試驗環(huán)境譜下試驗tj,按照當(dāng)量加速關(guān)系T=pt得到的。因此C-T曲線與C-t曲線的表達(dá)式是一樣的。C-t曲線的表達(dá)式有幾種函數(shù)形式,通常采用雙參數(shù)指數(shù)函數(shù):

式中:β為系數(shù);α為指數(shù)。

2 試驗

2.1 試驗件

試驗件為中外翼后梁下緣條與過渡接頭連接區(qū)試驗件,如圖1所示。材料為1973XX進口某鋁材料。模擬件采用飛機結(jié)構(gòu)實際的防護體系。

2.2 預(yù)腐蝕試驗

預(yù)腐蝕試驗采用的設(shè)備主要是ZJF-75G周期浸潤腐蝕試驗箱。通過計算和當(dāng)量折算系統(tǒng),將實際結(jié)構(gòu)的當(dāng)量環(huán)境譜折算為試驗條件下的等效譜[5—7]。實驗室加速譜如圖2所示。

圖1 試驗件示意Fig.1 Physical dimension of specimen

圖2 實驗室加速腐蝕當(dāng)量譜Fig.2 Accelerated corrosion equivalent spectra in laboratory

根據(jù)當(dāng)量加速試驗譜,采用周期浸潤腐蝕試驗方法,對選取的疲勞危險部位進行當(dāng)量加速0,5,10, 15,20,25年的腐蝕試驗,分別對應(yīng)的加速試驗時間是0,245.25,490.5,735.75,981,1226.25 h。在實驗室條件下模擬外場停放環(huán)境條件下的腐蝕損傷。

2.3 預(yù)腐蝕后的疲勞試驗

疲勞試驗在Material Test System 810電液伺服疲勞試驗機上進行,如圖3所示?？刂栖浖槊绹鳰TS公司提供的Basic Test Ware軟件。試驗機動載荷精度為2%,靜載荷精度為1%。試驗加載波形為Sine波,波形采用PVC補償。

試驗載荷譜根據(jù)某飛機工業(yè)(集團)有限公司提供的試驗載荷譜表編制,5個任務(wù)剖面和5個載荷級的順序按照低—高—低的順序進行排列。因載荷譜塊較多,采用載荷譜簡化方法對載荷譜進行簡化。試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)的初步處理見表1。

表1 疲勞試驗結(jié)果Table 1 The result of fatigue test

圖3 MTS810疲勞試驗機及現(xiàn)場試驗Fig.3 Fatigue test system 810 and field test

3 試驗數(shù)據(jù)處理及曲線擬合

對疲勞試驗數(shù)據(jù)需要進行母體平均值(產(chǎn)品平均水平)和母體標(biāo)準(zhǔn)差(產(chǎn)品均勻性)檢驗[8—14]。

3.1 數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗

采用SPSS軟件對對數(shù)試驗數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗,結(jié)果見表2。K-S檢驗及S-W檢驗的sig值均大于0.05,故認(rèn)為實驗數(shù)據(jù)服從對數(shù)正態(tài)分布。

表2 正態(tài)分布檢驗Table 2 Normal distribution test

3.2 數(shù)據(jù)的顯著性檢驗

模擬件腐蝕0年疲勞試驗結(jié)果與不同腐蝕年限后疲勞試驗結(jié)果的顯著性檢驗見表3。取顯著性水平為0.1,從顯著性檢驗結(jié)果看出,除0年和25年的方差不齊外,其余檢驗結(jié)果的方差均齊。不同腐蝕年限后的疲勞試驗結(jié)果與腐蝕前的疲勞試驗結(jié)果有顯著差異。

表3 方差及均值顯著性檢驗Table 3 Variance and significance test of the mean values

3.3 曲線擬合

預(yù)腐蝕0年后的疲勞試驗結(jié)果與預(yù)腐蝕5,10, 15,20,25年后疲勞試驗結(jié)果的顯著性檢驗結(jié)果均為顯著差異。預(yù)腐蝕5,10,15,20,25年后疲勞試驗結(jié)果的均值與無腐蝕疲勞試驗結(jié)果均值的比值按照公式(2)進行曲線擬合[15],得到了如圖4所示的C-T曲線,其中曲線相關(guān)性系數(shù)為0.9839,及C-T曲線的表達(dá)式。

圖4 擬合得到的C-T曲線Fig.4 C-T curve obtained by fitting

4 結(jié)語

針對某型飛機典型結(jié)構(gòu)件,給出了其C-T曲線的測定流程。通過預(yù)腐蝕試驗和預(yù)腐蝕后的疲勞試驗,獲得了試驗數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)的可靠性,對試驗數(shù)據(jù)進行了正態(tài)性檢驗和顯著性檢驗,檢驗了疲勞壽命的對數(shù)正態(tài)性及數(shù)據(jù)間的顯著性。通過對試驗數(shù)據(jù)的擬合確定了C-T曲線,為該型飛機的日歷壽命評定提供了基礎(chǔ)。

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C-T Curve Experimental Determination of Critical Parts of an Aircraft Typical Structure

LIU Xue-jun1,YANG Xiao-hua1,XIN Zhi-dong2,JIANG Xue-long1

(1.Qingdao Branch of Naval Aeronautical Engineering Academy,Qingdao 266041,China; 2.AVIC Shaanxi Aircraft Industry(Group)Corporation Ltd,Hanzhong 723213,China)

Objective To evaluate aircraft calendar life,and to determine the change rule of local parking coefficient with calendar years(C-T curve).Methods Targeting at the typical aircraft structural connector,precorrosion test with accelerated corrosion and fatigue test after precorrosion were conducted under laboratory conditions,and fatigue life in different equivalent corrosion duration was obtained.Then the fatigue test data was statistically analyzed.Results Fatigue test data was statistical processed and C-T curve was fitted.The determination of C-T curve establish the foundation of the aircraft calendar life evaluation.Conclusion The C-T curve can provide a basis for life determination of an aircraft.

C-T curve;calendar life;statistical processing;corrosion

10.7643/issn.1672-9242.2014.06.013

V211.7;TG174

:A

1672-9242(2014)06-0079-05

2014-08-27;

2014-10-08

Received:2014-08-27;Revised:2014-10-08

劉學(xué)君(1989—),男,山東昌樂人,博士研究生,主要研究方向為飛機結(jié)構(gòu)強度、飛機壽命可靠性等。

Biography:LIU Xue-jun(1989—),Male,from Changle,Shandong,Doctoral student,Research focus:aircraft structure strength and the reliability life of aircraft.