孔擠壓強(qiáng)化工藝對疊層元件疲勞壽命影響分析.pdf

1、在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上，疲勞問題最嚴(yán)重的地方就是緊固孔，孔擠壓強(qiáng)化是目前最有效的提高結(jié)構(gòu)疲勞壽命的方法之一，普遍應(yīng)用于飛機(jī)抗疲勞強(qiáng)化工藝中。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了保證孔的同心同時(shí)提高工作效率，帶孔元件通常是疊層進(jìn)行加工和擠壓的。為了更真實(shí)的模擬實(shí)際情況，有必要對疊層元件的孔擠壓進(jìn)行研究。
　　本文作為材料延壽工藝對材料疲勞壽命的行為影響工作的一部分，從分析孔擠壓強(qiáng)化工藝過程出發(fā)，采用三維非線性有限元方法，通過MSC.Patran/Marc軟件

2、建立了7075鋁合金、Ti-6AL-4V鈦合金和2024鋁合金組成的疊層元件有限元模型，對芯棒擠壓和襯套擠壓強(qiáng)化過程進(jìn)行了仿真，分析了不同強(qiáng)化方式下的殘余應(yīng)力分布。分別將疊層元件擠壓與單層元件擠壓、芯棒擠壓與襯套擠壓后的殘余應(yīng)力場進(jìn)行了對比，結(jié)果表明疊層擠壓與單層擠壓無明顯區(qū)別，對疲勞壽命影響不大；襯套擠壓強(qiáng)化效果比芯棒擠壓要好。同時(shí)，還將仿真結(jié)果與X射線衍射測量結(jié)果進(jìn)行了對比，試驗(yàn)測得的殘余應(yīng)力比有限元結(jié)果要小，離孔較遠(yuǎn)處吻合較好。此

3、外，本文還將擠壓量和摩擦系數(shù)對孔擠壓強(qiáng)化過程的影響進(jìn)行了分析，從分析結(jié)果可以看出，擠壓量對孔擠壓強(qiáng)化殘余應(yīng)力分布有較明顯影響，而摩擦系數(shù)對孔擠壓強(qiáng)化殘余應(yīng)力分布影響很小。
　　在殘余應(yīng)力場分析的基礎(chǔ)上，本文還對不強(qiáng)化、芯棒擠壓和襯套擠壓模型施加循環(huán)疲勞載荷，得到了加載后的應(yīng)力和應(yīng)變。根據(jù)確定的危險(xiǎn)單元，對低、高兩種應(yīng)力水平下的危險(xiǎn)單元分別采用應(yīng)力疲勞和應(yīng)變疲勞方法估算了模型的疲勞壽命。
　　此外，對不強(qiáng)化、芯棒擠壓和襯套擠壓