金屬材料腐蝕損傷特征識別及預(yù)腐蝕疲勞壽命預(yù)測.pdf

1、飛機結(jié)構(gòu)上廣泛使用的鋁合金材料對腐蝕介質(zhì)是比較敏感的。腐蝕與疲勞載荷的協(xié)同作用導(dǎo)致的腐蝕疲勞問題直接影響著飛機的結(jié)構(gòu)完整性和使用安全性。實際飛機結(jié)構(gòu)的損傷模式為地面停放的腐蝕損傷與飛行過程中的疲勞損傷交替作用的過程。以往大量研究結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的蝕坑與結(jié)構(gòu)疲勞壽命下降有密切的關(guān)系。因此定量研究腐蝕損傷的圖像識別方法以及基于蝕坑尺寸的壽命預(yù)測方法具有重要的實際價值。本文對國內(nèi)外腐蝕損傷及相對較重要的點蝕研究概況作了總結(jié),研究了點蝕坑

2、特征的提取和預(yù)腐蝕疲勞壽命的預(yù)測,主要包括以下內(nèi)容:
　　 1.含腐蝕預(yù)損傷鋁合金的特征識別。對航空常用鋁合金板材2524進行了預(yù)腐蝕損傷試驗,并用光學(xué)顯微鏡對點腐蝕坑形貌進行了觀測;基于數(shù)值計算和編程軟件MATLAB對觀測到的點腐蝕坑圖像進行了灰度變換增強、平滑濾波、銳化濾波以增強對比度、消除噪聲,還原腐蝕坑的原貌;進行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理凸顯腐蝕坑處的特征;進行閾值分割、邊緣檢測以及特定區(qū)域填充處理將腐蝕坑灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像,

3、對關(guān)注的腐蝕坑進行特征的識別;編制了腐蝕坑特征提取軟件,對直接拍攝的腐蝕坑圖像進行讀取、修圖、處理等操作,并實現(xiàn)腐蝕坑幾何特征、分形特征、統(tǒng)計參數(shù)和自定義截面特征以文本和表格的形式導(dǎo)出。
　　 2.對含預(yù)腐蝕損傷的鋁合金材料2024-T62進行了疲勞壽命預(yù)測。首先,將腐蝕坑等效為初始的半圓形表面裂紋,利用裂紋分析和擴展軟件NASGRO進行了壽命預(yù)測,計算結(jié)果表明:按面積當(dāng)量法或直接采用腐蝕坑原始平均深度尺寸作為等效的半圓形表面裂

4、紋的半徑,對含預(yù)腐蝕損傷的鋁合金材料2024-T62的壽命預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果存在較大誤差,最大計算誤差在應(yīng)力比為0.5時約2倍,在應(yīng)力比為0.06時約50倍。其次,根據(jù)等效初始缺陷EIFS理論,并結(jié)合NASGRO應(yīng)力強度因子門檻值及有限體半橢圓表面裂紋的形狀系數(shù),提出了當(dāng)量裂紋尺寸的修正方法,并應(yīng)用NASGRO進行了2024-T62鋁合金的預(yù)腐蝕疲勞壽命預(yù)測,壽命預(yù)測結(jié)果與試驗值吻合較好,最大計算誤差在應(yīng)力比為0.5時約25％,在應(yīng)力比