2024高強(qiáng)航空鋁合金耐蝕性及斷裂行為數(shù)值模擬研究.pdf

1、2024鋁合金力學(xué)性能優(yōu)良，可加工性強(qiáng)，被廣泛的應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域。但對(duì)環(huán)境敏感，極易導(dǎo)致發(fā)生腐蝕反應(yīng)，從而影響綜合力學(xué)性能；全球每年因2024鋁合金與環(huán)境發(fā)生腐蝕而導(dǎo)致的災(zāi)難性事故層出不窮；目前在環(huán)境因素對(duì)高強(qiáng)度航空鋁合金的耐蝕性，特別是環(huán)境因素的耦合作用對(duì)耐蝕性的影響方面還有待繼續(xù)深入研究；對(duì)腐蝕環(huán)境下工件的使用安全性評(píng)估工作還有待加強(qiáng)；對(duì)含有腐蝕缺陷試樣的斷裂行為研究有待完善。因此，研究高強(qiáng)度航空鋁合金在環(huán)境中的腐蝕行為意義重大

2、。針對(duì)以上三個(gè)關(guān)鍵問題，本論文分別開展以下方面研究：
　　探究了2024高強(qiáng)度航空鋁合金耐蝕性規(guī)律。以2024鋁合金為試驗(yàn)材料，通過控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的相對(duì)濕度、濃度、溫度三因素來模擬高強(qiáng)度航空鋁合金在大氣環(huán)境中的腐蝕行為。應(yīng)用OM和SEM來觀測(cè)腐蝕試樣表面和橫切面的腐蝕形貌。測(cè)量腐蝕試樣的腐蝕坑深和腐蝕失重率來分析試樣的腐蝕程度。采用極差分析和方差分析來探究相對(duì)濕度、濃度、溫度三因素對(duì)2024鋁合金耐蝕性的影響程度。結(jié)果表明，三因素

3、對(duì)2024鋁合金耐蝕性影響的順序?yàn)椋合鄬?duì)濕度>濃度>溫度。三因素在對(duì)2024鋁合金耐蝕性的影響上存在耦合作用，其中以相對(duì)濕度與濃度的耦合作用最為嚴(yán)重，影響水平為極顯著。
　　構(gòu)建了2024高強(qiáng)度航空鋁合金腐蝕評(píng)估模型。將腐蝕環(huán)境下高強(qiáng)度航空鋁合金的耐蝕性劃分為五個(gè)等級(jí)，在分析其耐蝕性影響因素的前提下，建立適用于評(píng)估高強(qiáng)度航空鋁合金耐蝕性的模糊綜合評(píng)判模型，利用層次分析法計(jì)算各影響因素的權(quán)重向量，并通過梯形分布公式計(jì)算各影響因素對(duì)應(yīng)

4、評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，對(duì)權(quán)重向量和隸屬度矩陣做模糊運(yùn)算，得出最后的評(píng)估結(jié)果。運(yùn)用此模型對(duì)A37、A27、A17三組試樣進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，確定其相應(yīng)的腐蝕等級(jí)依次為：Ⅰ、Ⅰ、Ⅲ。評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況較好的吻合，驗(yàn)證了模型的合理性。
　　模擬了2024高強(qiáng)度航空鋁合金含腐蝕缺陷的斷裂行為。將試樣表面的腐蝕坑等效為腐蝕裂紋，利用有限元分析方法，對(duì)含有表面等效裂紋的試樣建立三維有限元模型，研究在相應(yīng)加載應(yīng)力下蝕坑對(duì)試樣力學(xué)性能的影響。通過計(jì)算裂