铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究_张有宏
第28卷 第2期航 空 学 报
Vo l 128No 12 2007年 3月ACT A A ERON A U T ICA ET A ST RO N AU T ICA SIN ICA M ar. 2007
收稿日期:2005-11-18;修订日期:2006-06-12通讯作者:张有宏E -mail:zyhnpu@hotm https://www.360docs.net/doc/0612072288.html,
文章编号:1000
-6893(2007)02-0332-04铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究
张有宏1,吕国志1,李 仲1,2,陈跃良3,任克亮1
(11西北工业大学航空学院,陕西西安 710072)(21中国飞机强度研究所,陕西西安 710065)(31海军航空工程学院青岛分院,山东青岛 266041)
Investigation on Corrosion Fatigue Crack Growth and Residual Strength of Aluminum Alloy Structure
ZH A NG You -hong 1
,LU Guo -zhi 1
,LI Zho ng
1,2
,CH EN Yue -liang 3,REN Ke -liang
1
(11Scho ol o f A eronautics,N or thwest Po ly technical U niversity,Xi c an 710072,China)
(21A ir cr aft Streng th R esear ch Institute of China,X i c an 710065,China)
(31Q ing dao Br anch,Nav al A ero nautical Eng ineering Academy,Qing dao 266041,China)
摘 要:在315%N aCl 腐蚀溶液环境下对含中心孔L Y12CZ 铝合金紧固件的疲劳裂纹扩展进行了试验研究,得到3种不同频率下紧固件的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线。试验结果说明,随着频率的增加,腐蚀疲劳裂纹扩展速率逐渐降低,腐蚀溶液中疲劳裂纹扩展速率比在空气中大。以试验数据为基础,结合裂纹扩展分析软件AF GRO W,提出一种可以用数值方法模拟腐蚀疲劳裂纹扩展的方法,模拟结果和试验结果符合较好。对紧固孔试验件利用2种失效模式进行了剩余强度分析,得到腐蚀环境下紧固孔结构的剩余强度曲线。关键词:铝合金;腐蚀疲劳;剩余强度;裂纹扩展;加载频率中图分类号:V 21512;V21615 文献标识码:A
Abstract:T he fatig ue cr ack pro pag atio n behavio r o f L Y 12CZ aluminum allo y fastener involving center ho le in 315%N aCl solut ion is investig ated.T he cor rosio n fat igue crack g ro wth cur ves of the specimens at three differ -ent fr equencies are pr esented.Ex per iment al research show s that the cor ro sion fat igue cr ack g row th rate decrea -ses with the incr easing of the loading f requencies,and in co rr osiv e enviro nment,the crack gr ow th rate is lar ger than the rate in air.Based on the ex per iment results,using the A FG RO W so ftwar e,the numer ical simulation met ho d is car ried out to analyze the cor rosion fatig ue crack g row th behavio r;and the pr edict ed r esults are in goo d ag reement w ith the ex perimental r esults.Finally ,the residual strength analy sis o f the specimen using two failur e mo des separ ately is carr ied o ut,and the r esidual st rength curv e of fastener structure in co rr osiv e env -i r onment is obtained.
Key words:a luminum allo y;co rr osio n fatigue;r esidual str eng th;cr ack g row th;loading fr equency
在沿海地区服役的老龄飞机,机体结构腐蚀相当严重。腐蚀和疲劳载荷的共同作用严重降低了机体结构寿命和剩余强度,给飞机结构安全性
带来了严重的挑战。在腐蚀环境下疲劳裂纹更易于产生且扩展速率比空气中更快,使得机体结构往往提前失效断裂。但是腐蚀对疲劳寿命和结构安全性的影响尚未完全理解,对机体材料的腐蚀疲劳试验开展得还很少,深入研究腐蚀环境下机体结构的寿命评估问题,成为一个紧迫的任务。在机体结构中,存在大量的通孔紧固件,在沿海腐蚀环境下紧固件处是发生腐蚀损伤的主要位置之一,给整个机体结构带来一定的安全隐患。为此,本文进行了紧固孔的腐蚀疲劳裂纹扩展试验,并利用数值方法对紧固件结构的腐蚀疲劳问题进行
了模拟,为腐蚀环境下服役机体结构的安全性评估提供一定的参考。1 试验及方法
试验件采用含中心孔的LY12CZ 铝合金平板结构。试验件尺寸为300mm @70m m @3m m,中心孔直径为2mm,在中心孔边垂直于加载方向预制两条对称的切口,长度均为1mm 。
在对试验件进行疲劳试验的时候,在试验件夹持处布置自制的透明塑料溶液槽,使其中盛放的315%NaCl 溶液对试验件产生腐蚀作用,进行
试验件的腐蚀疲劳研究。在试验进行过程中,用高倍显微镜测量裂纹长度,直到试验件断裂为止,并记录相应的循环数。利用七点拟合法得到裂纹的扩展速率。
疲劳试验在室温条件下进行,对试验件采用
第2期张有宏等:铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究
轴向等幅加载方式,波形为正弦波,分别在3种频率下进行:012,110和510H z 。疲劳载荷比为0106,最大加载应力为119M Pa 。并且做了加载频率为5H z 时实验室空气环境中和315%NaCl 腐蚀溶液中的对比试验。对测量得到的数据进行分析处理,拟合出Paris 公式(1)中的2个待定参数C 和n ,不同试验条件下的C 和n 的值列于表1。
d a d N
=C($K )n (1)
表1 参数C 和n
Table 1 Material properties:C and n
参数315%NaCl,110H z 315%NaCl,012Hz
315%NaCl,510Hz 空气,510H z
C /10-10
11609115132134721184n
21874
21895
21721
21729
2 频率对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响
图1给出了3种加载频率下腐蚀疲劳裂纹扩展曲线。由图中可以看出,频率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率有一定的影响,低的加载频率导致较高的裂纹扩展速率。加载频率从012H z 变化到1H z 时候,腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低很快,但是从1H z 到5H z,降低程度不是很大。为了更清晰的理解频率(用f 表示)对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响,利用
K max =
$K 1-R
(2)d a d t =f d a
d N
(3)
图1 3种频率下腐蚀疲劳裂纹扩展曲线
Fig 11 Com paris on of corrosion fatigue crack grow th rates at th ree
loading frequencies
可以得到不同加载频率下d a /d t -K max 曲线,如图2所示。图3给出了加载频率为510H z 时候空气和腐蚀溶液中疲劳裂纹扩展对比曲线,可以看出,315%NaCl 腐蚀溶液中的疲劳裂纹扩展速率大于空气中,但是相差较小,这可能是由于腐
蚀疲劳过程进行时间太短,从而造成在试验过程
中,腐蚀作用对疲劳过程的贡献不大。
图2 3种频率下裂纹扩展速率曲线
Fig 12 Comparison of carck grow th rates at th ree loading
fr equencies
图3 腐蚀液和空气中裂纹扩展速率对比图
Fig 13 Comparis on of crack g row th rates in air and 315%NaCl s o -lution
关于频率对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响,很多学者对此开展过研究。基本的共识是:加载频率降低,腐蚀疲劳裂纹扩展加速。文献[1]推荐d a /d N
和$K 与频率成负指数关系(q <0)。
d a/d N =f q #C $K n
(4)
虽然扩展速率会随频率的降低而增大,但是在极低频率下影响反而不明显。文献[2]提到裂纹扩展速率曲线中会存在一个平台区,而且对不同的合金和腐蚀环境,腐蚀疲劳裂纹扩展行为是有很大差异的。频率对裂纹扩展速率的原因可以从电化学反应角度和断裂力学角度进行如下解释:在加载时候,较低的频率导致裂纹尖局部新鲜表面上金属的快速溶解,会使腐蚀疲劳裂纹扩展速率加快,在腐蚀环境下,裂纹尖端会存在钝化膜,在低频疲劳载荷下,钝化膜破裂,从而会使裂纹尖端的新鲜材料更长时间的暴露于腐蚀液中,从而使得材料加速溶解,裂纹扩展更易进行。韩恩厚[3]从Dugdale 裂纹闭合模型出发,推导出裂纹尖端的动态应变速率与加载频率成正比,从理论角度对频率对腐蚀频率裂纹扩展的影响进行了论述。
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航 空 学 报
第28卷
腐蚀环境、材料内部构成、频率以及外加载荷情况强烈地影响着腐蚀疲劳裂纹扩展速率,因此不同合金在不同环境下的试验需要继续深入开展。3 数值模拟和试验结果的对比分析
(1)腐蚀疲劳裂纹扩展模拟
以实验室条件下实际测量的腐蚀疲劳裂纹扩展情况为基础,利用AFGROW [4]
软件对腐蚀疲劳裂纹进行了模拟分析。由于AFGROW 并不能直接模拟腐蚀疲劳裂纹扩展,因此需要进行一些等效转换。将腐蚀的影响转化为加载应力的影响,文献[5]指出此种方法的可行性。利用表1中加载频率为510Hz 时空气和315%NaCl 溶液Paris 公式 d a d N =21184@10-10($K )21729 (空气中) (
5)d a d N
=21347@10-10($K )21721
(315%NaCl )(6)
给定一个裂纹扩展速率,即可求出空气和腐蚀溶液中裂纹扩展的$K 比值,由于$K 和外加载荷成正比,此比值就是将腐蚀溶液中裂纹扩展等效为空气中裂纹扩展时候的转换因子,将此因子输入AFGROW 载荷谱中,即可等效地模拟腐蚀疲劳裂纹扩展行为。在510H z 加载频率下,可求得增大因子为1102,因此在进行腐蚀疲劳裂纹扩展模拟的时候,应该输入最大加载应力为119M Pa @1102=121138M Pa 。图4给出利用AFGROW 模拟的腐蚀疲劳裂纹扩展与试验值的对比情况。
图4 腐蚀疲劳裂纹扩展模拟与试验值对比
Fig 14 Comparison b etw een the ex perim ent and the predicted r e sults for corrosion fatigue crack grow th
(2)剩余强度分析
对试验用的LY12CZ 紧固孔试验件,利用AFGROW 进行了结构剩余强度的模拟分析。在施加载荷谱的时候,设置最大加载应力119MPa @1102=121138M Pa 以模拟腐蚀影响。这里利用
2种失效模式来求解剩余强度:一种是断裂准则
(fractur e criterion);一种是净截面屈服准则(net section y ield criterion)。
①断裂准则
R
allow =K crist
P a B a
(7)K crit =K IC +
6-i
4
(K C -K IC )(8)
式中:R allow 为最大许用应力;a 为预制裂纹长度;B a 为裂纹形状校正因子;i 为应力状态系数;K C 和K IC 分别为平面应力断裂韧性和平面应变断裂韧性。应力状态系数为
i =617037-114972
t K max
R s
(9)
式中:t 为厚度;R s 为屈服强度。当应力状态系数
大于6时,取为6,当小于2时,取为2。
②净截面屈服准则
R y =(W -D -a -r )W
#R s
(10)
式中:R y 为净截面强度;W 为试验件宽度;D 为通
孔直径;r 为塑性区尺寸。
r =
K max R s
2
1
i P (11)K max =R y #
P a B a
(12)
对试验件进行裂纹扩展模拟分析,得到一系列的裂纹长度和对应的裂纹形状校正因子数值,
见表2。分别利用上述2种计算准则进行分析,结构件最终的剩余强度数值取这2组计算结果(最大许用应力值和净截面强度值)中较小的值,作为结构件最终的剩余强度,得到如图5所示的剩余强度曲线。
表2 裂纹长度及对应的校正因子
Table 2 The crack lengths and the correlative Beta f actors
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第2期张有宏等:铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究
图5紧固孔试验件剩余强度曲线
Fig15Residual stren gth curve of the fas tener h ole specimen
4结论
(1)频率越低,腐蚀疲劳裂纹扩展速率越大。腐蚀液中的疲劳裂纹扩展速率大于空气中的扩展速率,但是由于腐蚀作用时间太短,因此腐蚀作用的影响并不是非常显著。
(2)通过合理的等效处理,利用AFGROW 软件模拟了腐蚀疲劳裂纹扩展行为,和试验结果比较吻合。利用2种计算准则对紧固孔试验件进行了剩余强度计算,给出计算此类型结构件剩余强度的方法,方便工程应用。
致谢
本文得到黄玉珊先生基金部分资助,特此感谢
参考文献
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作者简介:
张有宏(1979-)男,博士研究生。主要研
究方向:老龄飞机腐蚀损伤容限与有限元分
析。
E-mail:zyhnpu@hotm https://www.360docs.net/doc/0612072288.html,.
(责任编辑:李铁柏)
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钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。钢铸件的强度设计值应按表2采用。连接的强度设计值应按表3~5采用。
铝合金体系强度计算
铝合金模板体系强度计算 一.楼面模板的强度计算: 楼面模板形式如图所示,计算时两端按简支考虑,其计算跨度C取1.2米. A..荷载计算: 按均布线荷载和集中荷载两种作用效应考虑,并按两种结果取其大值. 1.铝模板自重标准值: 230N/m2 2.150mm厚新浇混凝土自重标准值: 24000×0.15=3600 N/m2 3.钢筋自重标准值: 1100×0.15=165 N/m2 4.施工活载标准值: 2500 N/m2 5.跨中集中荷载: 2500 N 均布线荷载设计值为: q1=0.9×[1.2×(230+3600+165)+1.4×2500] ×0.4=3308 N/m 模板自重线荷载设计值: q2=0.9×0.4×1.2×230=92 N/m 跨中集中荷载设计值: P=0.9×1.4×2500 =3150 N B. 强度验算: 施工荷载为均布线荷载: M1=q1l2/8=3308×1.22/8=596 Nm 施工荷载为集中荷载: M2=q1l2/8+Pl/4=92×1.22/8+3150×1.2/4=962 Nm 由于M2>M1,故采用M2验算强度. 通过Solidworks软件求得: I XX=833964.23 mm4, e x=58.92 mm
W XX=I XX/e x=833964.23/58.92=14154.2 mm3 则: σ=M2/W XX=962000/14154.2=68 MPa<[σ]=180 MPa 强度满足要求. C. 挠度计算: 验算挠度时仅考虑永久荷载标准值,故其作用的线荷载设计值为: q=0.4×(230+3600+165)=1590 N/m=1.59 N/mm 实际挠度值为: f=5ql4/(384EI XX)=5×1.59×12004/(384×1.83×105×833964.23) =0.35 mm<400/300=1.3 mm 挠度满足要求. D. 面板厚度验算 面板小方格按四面固定计算,由于L Y/L X=370/400=0.94,查表双向板在均布荷载作用下的内力及变形系数,得最大弯矩系数: K MX=-0.055, 最大挠度系数: K f=0.0014 取1mm宽的板条为计算单元,荷载为: q=0.9×[1.2×(230+3600+165)+1.4×2500] =6775.2 N/m2 =0.06775 N/mm2 M X= K MX ql Y2=0.055×0.06775×3702=524 Nmm W X=ab2/6=1×52/6=4.17 mm3 则: σ=M X/W X=524/4.17=125.7 MPa<[σ]=180 MPa 强度满足要求. E. 面板挠度计算: f max=K f ql Y4/B0
疲劳裂纹扩展.
第五章疲劳裂纹扩展 §5.1 概述 前面介绍的内容为静载荷作用下的断裂准则。构件在交变应力作用下产生的破坏为疲劳破坏，疲劳破坏的应力远比静载应力低。 一、疲劳破坏的过程 1）裂纹成核阶段 交变应力→滑移→金属的挤出和挤入→形成微裂纹的核（一般出现于零件表面）。 2）微观裂纹扩展阶段 微裂纹沿滑移面扩展，这个面是与正应力轴成45°的剪应力作用面，是许 沿滑移带的裂纹，此阶段裂纹的扩展速率是缓慢的，一般为10-5mm每循环,裂纹尺寸＜0.05mm。 3）宏观裂纹扩展阶段 裂纹扩展方向与拉应力垂直，为单一裂纹扩展，裂纹尺寸从0.05mm扩展至临a，扩展速率为10-3mm每循环。 界尺寸 c 4）断裂阶段 a时，产生失稳而很快断裂。 当裂纹扩展至临界尺寸 c 工程上一般规定：①0.1mm～0.2mm裂纹为宏观裂纹；②0.2mm～0.5mm，深 0.15mm表面裂纹为宏观裂纹。 N）宏观裂纹扩展阶段对应的循环因数——裂纹扩展寿命。（ p N） 以前阶段对应的循环因数——裂纹形成寿命。（ i 二、高周疲劳和低周疲劳 高周疲劳：当构件所受的应力较低，疲劳裂纹在弹性区内扩展，裂纹的疲劳寿命较长。（应力疲劳） 低周疲劳：当构件所受的局部应力已超过屈服极限，形成较大的塑性区，裂纹在塑性区中扩展，裂纹的疲劳寿命较小。（应变疲劳） 工程中一般规定N ≤105为低周疲劳。 f 三、构件的疲劳设计
1、总寿命法 测定S－N曲线（S为交变应力，N为应力循环周次）。 经典的疲劳设计方法是循环应力范围（S－N）曲线法或塑性总应变法来描述导致疲劳破坏的总寿命。 在这些方法中通过控制应力幅或应变幅来获得初始无裂纹的实验室试样产生疲劳破坏所需的应力循环数和应变循环数。 N=N i +N p (N i 萌生寿命，N p 扩展寿命) 2、损伤容限法（疲劳设计的断裂力学方法） 容许构件在使用期内出现裂纹，但必须具有足够的裂纹亚临界扩展寿命，以保证在使用期内裂纹不会失稳扩展而导致构件破坏。 疲劳寿命定义为从某一裂纹尺寸扩展至临界尺寸的裂纹循环数。
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《钢结构设计原理计算题》 【练习1】两块钢板采用对接焊缝（直缝）连接。钢板宽度Ｌ＝250mm ，厚度t=10mm 。钢材采用Ｑ235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准， 2/185mm N f w t =。试求连接所能承受的最大拉力?=N 解：无引弧板时，焊缝的计算长度w l 取实际长度减去2t ，即250-2*10mm 。 根据公式 w t w f t l N
【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==
材料疲劳裂纹扩展设计研究综述
材料疲劳裂纹扩展研究综述 摘要:疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一。论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响。总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型，并讨论了“塑性钝化模型”和“裂纹闭合效应”与实际观察结果存在的矛盾温度、载荷频率和应力比是影响材料疲劳裂纹扩展行为的主要因素。发展相关理论和方法，正确认识影响机理，科学预测疲劳裂纹扩展行为一直是人们追求的目标。指出了常用理论的不足，对新的研究方法进行了论述。 关键词: 温度; 载荷频率; 应力比; 理论; 方法; 疲劳裂纹扩展 1 前言 19世纪40年代随着断裂力学的兴起，人们对于材料疲劳寿命的研究重点逐渐由不考虑裂纹的传统疲劳转向了主要考察裂纹扩展的断裂疲劳。尽量准确地估算构件的剩余疲劳寿命是人们研究材料疲劳扩展行为的一个重要目的。然而，材料的疲劳裂纹扩展研究涉及了力学、材料、机械设计与加工工艺等诸多学科，材料、载荷条件、使用环境等诸多因素都对疲劳破坏有着显著的影响，这给研究工作带来了极大困难。正因为此，虽然对于疲劳的研究取得了大量有意义的研究成果，但仍有很多问题存在着争议，很多学者还在不断的研究和探讨，力求得到更加准确的解决疲劳裂纹扩展问题的方法和理论。 经过几十年的发展，人们已经认识到断裂力学是研究结构和构件疲劳裂纹扩展有力而现实的工具。现代断裂力学理论的成就和工程实际的迫切需要，促进了疲劳断裂研究的迅速发展。如Rice的疲劳裂纹扩展力学分析(1967年) ，Elber的裂纹闭合理论(1971年) ，Wheeler 等的超载迟滞模
型(1970年) ，Hudak等关于裂纹扩展速率标准的测试方法，Sadananda和Vasudevan ( 1998年)的两参数理论等都取得了一定成果。本文将对其研究中存在问题、常用方法和理论模型、以及温度、载荷频率和应力比对疲劳裂纹扩展影响的研究成果和新近发展起来的相关理论进行介绍。 2 疲劳裂纹扩展研究现存问题 如今，人们在分析材料裂纹扩展问题时最常用到的是“塑性钝化模型”和裂纹尖端因“反向塑性区”等原因导致的“裂纹闭合效应”理论。而它们是否正确，却一直在人们的验证和争论之中。 根据现有的研究结果，有学者提出，若按照“塑性钝化模型”理论，强度高的材料应具有较低的裂纹扩展速率，但实验结果却不能证实这一预测。另外，该“模型”认为的“裂纹尖端的钝化是在拉应力达到最大值时完成的”这一观点在理论上不妥，也与实测结果不符。观察结果表明，裂纹尖端钝化是一个渐进的过程，钝化半径与外载荷大小成正比。 而疲劳裂纹在扩展过程中的“裂纹闭合效应”在什么情况下存在，能否对材料的裂纹扩展速率产生重要影响，考虑“裂纹闭合”的实验室数据能否用于工程中等问题也一直在人们的争论之中。由于“裂纹闭合效应”理论推出的结论是:“对载荷比的依赖性不是材料的内在行为，而是源于裂纹表面提前闭合后应力强度因子幅(△K) 的变化”，所以早在1984年S.Suresh等人就指出[1]，“裂纹闭合”不是一个力学参数，它受构件形状、载荷、环境和裂纹长度等因素的影响。因此，除非在实际使用过程中测量构件的裂纹闭合情况，否则在实验室里做出来的试验结果不能用来预测构件中的裂纹扩展速率。1970年，Ritchie研究钢中裂纹扩展的近门槛值时发现:在真空环境下，应力比R对门槛值几乎没有影响，首度质疑了裂纹闭合的存在性和所起的作用。在前人研究的基础上，美国海军实验室的
7075-T6铝合金搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展特性
7075-T6铝合金搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展特性1 陈加华1，杨新岐1，吴海亮1，栾国红2 1天津大学材料科学与工程学院，北京 (300072) 2中国搅拌摩擦焊中心北京搅拌摩擦焊技术有限公司，北京 (100024) E-mail：chenjiahua2008@!https://www.360docs.net/doc/0612072288.html, 摘要：搅拌摩擦焊（FSW）作为一种新型固相连接技术在铝合金等轻型合金连接方面具有 很大的优势，建立合理有效的疲劳评定标准是FSW技术推广和应用的必要条件。本文通过 对7075-T6FSW接头不同位置的疲劳裂纹扩展速率进行实验，来研究铝合金FSW接头的疲 劳性能。实验结果表明：后退边HAZ疲劳裂纹扩展速率最慢，而垂直于焊缝区的扩展速率 则最快；焊缝中心区的扩展速率在低△K区会低于前进边HAZ，而到裂纹扩展后期，疲劳 裂纹扩展速率会高于前进边HAZ；与IIW标准的推荐值相比，所有区域的疲劳裂纹扩展速 率均显著低于推荐值，这说明FSW接头的疲劳性能较好。 关键词：搅拌摩擦焊；铝合金；疲劳裂纹扩展速率；焊接缺陷 1．引言 进入21世纪，能源问题已经成为世界上所有国家经济发展的制约因素，节约能源成为大 家的共识，而构件轻量化是其中重要途径，铝合金的使用能大大减轻构件的重量。铝合金材 料具有比强度高，耐腐蚀和易成形等一系列优点，如7xxx系列，在航空、航天、高速列车和 高速舰船等工业制造领域得到越来越广泛的应用。但是，铝合金具有熔点低、热传导系数较 大、热膨胀率高等特点，如采用传统熔焊连接时，将很难保证接头质量[1]。 搅拌摩擦焊（Fiction Stir Welding, 简称FSW）是英国焊接研究所（TWI）1991年发明的 新型固相连接技术，并在全世界范围内申请了专利保护[2]，被誉为是继激光焊接后最为革命 性的连接方法。国内外已有大量实验证明：FSW技术能很好地连接铝合金，且接头强度比熔 焊有很大提高。但在国内关于搅拌摩擦焊接头疲劳性能研究的文献还非常之少，尤其是疲劳 裂纹扩展速率的文章。本文将对7075-T6铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展速率进行研究，实验 结果将给疲劳评定机制的建立提供实验依据。 2．实验原理及方法 本试验所采用的材料为铝合金7075-T6，母材热处理状态为T6，其化学成分和基本力学 性能见表2-1和2-2。 表2-1铝合金7075 化学成分 材料 Zn Mg Cu Cr Mn Fe Si Al 7075 5.1~6.1 2.1~2.9 1.2~2.0 0.18~0.28 0.30 0.50 0.40 其余 表2-2 铝合金7075力学性能 材料断裂强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 7075 552±6 520±4 14.4±0.6 此次焊接中的焊接参数为：搅拌头旋转速度800~1000r/min；焊接速度 150~250mm/min； 搅拌头插入深度4.75mm；倾角3°；压入量0.1~0.2mm；预顶压力1.5~2.5KN。所有7075-T6 1本项目是与中国搅拌摩擦焊中心北京赛福斯特技术有限公司的联合研究资助项目（项目编号： cfswt-34-041014）。
断热铝型材的强度计算
技术单J25-0113附页 断热铝型材的强度计算 铝门窗幕墙委员会专家组专家龙文志 一、前言 建筑节能是世界性的潮流，也是中国持续发展的需要。铝材与隔热塑料复合的断热建筑铝型材（以下简称断热铝材）的传热系统比普通建筑铝型材（以下简称普通铝材）低，是一种符合节能潮流的节能建材，当它用于建筑幕墙和铝合金外窗之时，除了要考虑其保温隔热性能之外，还要充分考虑到其结构的安全性和可靠性。从力学角度看：普通铝材是各相同性材料的弯曲梁，断热铝材是两种不同材料复合而成的组合梁，两者的力学分析不完全相同，有鉴于此，本文试图对断热铝材的强度计算进行探讨。 二、组合梁的力争分析 两种材料复合而成的短形组合梁（图一a）弯曲时，如果铝材与塑料接合处联结牢固，不发生相对滑动和分离，铝材和塑料将一起变形，按照材料力学弯曲理论的平面假设，应变将沿截面高度连续线性变化（图一b），当两种材料的弹性模量相同时，同一截面的弯曲正应力沿高度呈连续分布（图一c），当两种材
三、整体梁的强度计算 当组合梁作为整体梁进行强度计算时，为方便起见，工程上采用“当量截面法”，这种方法是在不改变各种材料截面形心位置的前提下，将一种材料的面积扩大（或缩小）n倍，化作为完全为另一种材料截面的整体梁，这个截面积为当量截面。如图二a隔热型材组合截面中，将铝材的面积扩大n倍，化作为单一塑料截面的整体梁，为了保持铝材原截面形心位置不变，必须将铝材的宽度对称地扩大n倍，如图二b所示。这里n是两种材料弹性模量之比： 即：n= E 铝/ E 塑 上式中的J Y 为当量截面对中性轴的惯性矩。但是这样计算所得的应力只反映代换后的那种材料的梁内应力，对于被代换材料那部分截面上的应力还需将其扩大（或缩小）n倍。详细推导见：John N. Cernia《Strength of Materials》2dedition,Holt,Rinehart and Winston,1977。 例一： [知]：铝材宽b 1=60mm，厚t 1 =10mm， 塑料宽b 2 =20mm，梁高H=100mm，
铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究_张有宏
第28卷 第2期航 空 学 报 Vo l 128No 12 2007年 3月ACT A A ERON A U T ICA ET A ST RO N AU T ICA SIN ICA M ar. 2007 收稿日期:2005-11-18;修订日期:2006-06-12通讯作者:张有宏E -mail:zyhnpu@hotm https://www.360docs.net/doc/0612072288.html, 文章编号:1000 -6893(2007)02-0332-04铝合金结构腐蚀疲劳裂纹扩展与剩余强度研究 张有宏1,吕国志1,李 仲1,2,陈跃良3,任克亮1 (11西北工业大学航空学院,陕西西安 710072)(21中国飞机强度研究所,陕西西安 710065)(31海军航空工程学院青岛分院,山东青岛 266041) Investigation on Corrosion Fatigue Crack Growth and Residual Strength of Aluminum Alloy Structure ZH A NG You -hong 1 ,LU Guo -zhi 1 ,LI Zho ng 1,2 ,CH EN Yue -liang 3,REN Ke -liang 1 (11Scho ol o f A eronautics,N or thwest Po ly technical U niversity,Xi c an 710072,China) (21A ir cr aft Streng th R esear ch Institute of China,X i c an 710065,China) (31Q ing dao Br anch,Nav al A ero nautical Eng ineering Academy,Qing dao 266041,China) 摘 要:在315%N aCl 腐蚀溶液环境下对含中心孔L Y12CZ 铝合金紧固件的疲劳裂纹扩展进行了试验研究,得到3种不同频率下紧固件的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线。试验结果说明,随着频率的增加,腐蚀疲劳裂纹扩展速率逐渐降低,腐蚀溶液中疲劳裂纹扩展速率比在空气中大。以试验数据为基础,结合裂纹扩展分析软件AF GRO W,提出一种可以用数值方法模拟腐蚀疲劳裂纹扩展的方法,模拟结果和试验结果符合较好。对紧固孔试验件利用2种失效模式进行了剩余强度分析,得到腐蚀环境下紧固孔结构的剩余强度曲线。关键词:铝合金;腐蚀疲劳;剩余强度;裂纹扩展;加载频率中图分类号:V 21512;V21615 文献标识码:A Abstract:T he fatig ue cr ack pro pag atio n behavio r o f L Y 12CZ aluminum allo y fastener involving center ho le in 315%N aCl solut ion is investig ated.T he cor rosio n fat igue crack g ro wth cur ves of the specimens at three differ -ent fr equencies are pr esented.Ex per iment al research show s that the cor ro sion fat igue cr ack g row th rate decrea -ses with the incr easing of the loading f requencies,and in co rr osiv e enviro nment,the crack gr ow th rate is lar ger than the rate in air.Based on the ex per iment results,using the A FG RO W so ftwar e,the numer ical simulation met ho d is car ried out to analyze the cor rosion fatig ue crack g row th behavio r;and the pr edict ed r esults are in goo d ag reement w ith the ex perimental r esults.Finally ,the residual strength analy sis o f the specimen using two failur e mo des separ ately is carr ied o ut,and the r esidual st rength curv e of fastener structure in co rr osiv e env -i r onment is obtained. Key words:a luminum allo y;co rr osio n fatigue;r esidual str eng th;cr ack g row th;loading fr equency 在沿海地区服役的老龄飞机,机体结构腐蚀相当严重。腐蚀和疲劳载荷的共同作用严重降低了机体结构寿命和剩余强度,给飞机结构安全性 带来了严重的挑战。在腐蚀环境下疲劳裂纹更易于产生且扩展速率比空气中更快,使得机体结构往往提前失效断裂。但是腐蚀对疲劳寿命和结构安全性的影响尚未完全理解,对机体材料的腐蚀疲劳试验开展得还很少,深入研究腐蚀环境下机体结构的寿命评估问题,成为一个紧迫的任务。在机体结构中,存在大量的通孔紧固件,在沿海腐蚀环境下紧固件处是发生腐蚀损伤的主要位置之一,给整个机体结构带来一定的安全隐患。为此,本文进行了紧固孔的腐蚀疲劳裂纹扩展试验,并利用数值方法对紧固件结构的腐蚀疲劳问题进行 了模拟,为腐蚀环境下服役机体结构的安全性评估提供一定的参考。1 试验及方法 试验件采用含中心孔的LY12CZ 铝合金平板结构。试验件尺寸为300mm @70m m @3m m,中心孔直径为2mm,在中心孔边垂直于加载方向预制两条对称的切口,长度均为1mm 。 在对试验件进行疲劳试验的时候,在试验件夹持处布置自制的透明塑料溶液槽,使其中盛放的315%NaCl 溶液对试验件产生腐蚀作用,进行 试验件的腐蚀疲劳研究。在试验进行过程中,用高倍显微镜测量裂纹长度,直到试验件断裂为止,并记录相应的循环数。利用七点拟合法得到裂纹的扩展速率。 疲劳试验在室温条件下进行,对试验件采用
钢结构强度稳定性计算书
钢结构强度稳定性计算书 计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 一、构件受力类别： 轴心受压构件。 二、强度验算： 1、轴心受压构件的强度，可按下式计算： σ = N/A n≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A n──净截面面积,取A n= 298 mm2； 轴心受压构件的强度σ= N / A n = 10×103 / 298 = 33.557 N/mm2； f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2； 由于轴心受压构件强度σ= 33.557 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求！ 2、摩擦型高强螺栓连接处的强度，按下面两式计算，取最大值： σ = (1-0.5n1/n)N/A n≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A n──净截面面积,取A n= 298 mm2； f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2； n──在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目,取n = 4； n1──所计算截面(最外列螺栓处)上高强螺栓数目；取n1 = 2； σ= (1-0.5×n1/n)×N/A n=(1-0.5×2/4)×10×103/298=25.168 N/mm2； σ = N/A ≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A──构件的毛截面面积，取A= 354 mm2； σ=N/A=10×103/354=28.249 N/mm2； 由于计算的最大强度σmax = 28.249 N/mm2≤承载力设计值=205 N/mm2,故满足要求！ 3、轴心受压构件的稳定性按下式计算： N/φA n≤ f
铝合金模板计算书(版本2)
铝合金模板 开启---- 建筑低碳环保新时代 陕西天利成建筑科技有限公司 2016年10月
第一章铝合金模板及支撑体系计算书 一、铝合金模板计算书编制、设计计算依据 GB50009-2012 建筑结构载荷规范 GB50010-2010 混凝土结构设计规范 GB50017-2003 钢结构设计规范 GB50666-2011 混凝土结构工程施工规范 GB50429-2007 铝合金结构设计规范 JGJ59-2011 建筑施工安全检查标准 JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ162-2008 建筑施工模板安全技术规范 JGJ130-2011 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 关于印发《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254号文；
二、铝合金模板体系简介 2.1、标准模板单元体系 2.2、楼面处铝合金模板固定体系
2.3、墙、柱处铝合金模板固定体系 对拉螺杆为T18的高强螺杆，背楞上下间距从下往上200mm、600mm、650mm、650mm、550，对拉螺杆水平最大间距800mm。
三、铝合金模板标准单元 铝合金模板体系类似于组合钢模板体系，都是由标准单元组合拼装而成。利于工厂标准化设计、制作。 铝合金模板标准单元均为铝合金挤压型材，根据模板宽度分为100mm~400mm 不等的标准型材。实际设计制作时楼面板的通用标准规格为400mm×1100mm,墙、柱模板的标准规格为400mm×2600mm(标准长度根据建筑岑高的差异，略有不同)。 下图为铝合金模板的标准单元示意图 标准墙、柱模板标准楼面板
5E62铝合金疲劳裂纹扩展行为的有限元模拟
5E62铝合金疲劳裂纹扩展行为的有限元模拟飞机蒙皮占整机结构重量的50%以上,需要承受复杂的气动载荷作用,是现代飞机损伤容限设计重点关注的构件。聂祚仁课题组自主研发的5E62铝合金,主要应用于飞机蒙皮材料,其强度和耐损伤性能具有较高的匹配程度。 采用实验与数值模拟相结合的方式对材料疲劳破坏过程进行预测,可以大量节约人力、物力和财力,是工程应用中预防疲劳破坏的发生好方法。使用XFEM 方法对5E62-O铝合金MT试样疲劳裂纹扩展路径及扩展过程中裂纹尖端应力场分布、应力强度因子KI和疲劳裂纹扩展速率进行了模拟计算。 模拟结果表明裂纹扩展路径与实验一致,均垂直于应力加载方向沿直线扩展;XFEM方法计算的Paris区疲劳裂纹扩展速率与理论值和实验值均有较好的一致性,疲劳裂纹扩展速率随?K值的增加近似线性增长。使用XFEM方法计算半裂纹长度从4.5mm到26.5mm的KI值与理论值比较接近,最大误差为8.9%。 模拟计算获得的稳态扩展区间裂纹长度为5.8~24.5mm,与实验获得的Paris 区间裂纹长度误差分别为22.4%和16.3%。通过调用ABAQUS率相关用户材料子程序建立晶体塑性有限元模型,计算单/双织构裂纹尖端应力分布、裂纹尖端张开位移和J积分,探究取向对裂纹扩展的影响。 Cube和S织构裂纹尖端塑性区、S22、CTOD和J积分均小于Goss和Brass 织构,应力释放区域则反之;Cube织构Mises等效屈服应力、CTOD和J积分最小,S 织构裂纹尖端的Mises最大,但其他两个方向分担了一部分的应力,使得对裂纹扩展起主要作用的S22保持较低的水平,Goss织构的塑性区和J积分最大,Brass 织构的CTOD最大。由此说明Cube和S织构具有较强的抵抗裂纹扩展的能力,Goss 和Brass织构具有较差的抵抗裂纹扩展的能力。
疲劳裂纹扩展
疲劳裂纹扩展
不锈钢304L的疲劳裂纹扩展模拟 Feifei Fan, Sergiy Kalnaus, Yanyao Jiang （美国内华达大学机械工程学院） 摘要：一个基于最近发展的疲劳方法的实验用来预测不锈钢304L的裂纹扩展。这种疲劳方法包括两个步骤：（1）材料的弹塑性有限元分析；（2）多轴疲劳标准在基于有限元分析的可输出的拉伸实验的裂纹萌生与扩展预测中的应用。这种有限元分析具有这样的特点：能够实现在先进循环塑性理论下扑捉材料在常幅加载条件下重要的循环塑性行为。这种疲劳方法是基于这样的理论:当累计疲劳损伤达到一个特定值时材料发生局部失效，而且这种理论同样适用于裂纹的萌生与扩展。所以，一组材料特性参数同时用来做裂纹的萌生与扩展预测，而所有的材料特性参数都是由平滑试样试验产生。这种疲劳方法适用于I型紧凑试样在不同应力比和两步高低加载顺序下等幅加载的裂纹扩展。结果显示，这种疲劳方法能够合理的模拟在试验上观察到的裂纹扩展行为，包括刻痕影响、应力比的影响和加载顺序的影响。另外，这种还方法能够模拟从刻痕到早期的裂纹扩展和疲劳全寿命，而且预测的结果和试验观察的结果吻合得很好。 关键词：累计损伤；疲劳裂纹扩展；疲劳标准 1 .简介 工程承压设备经常承受到循环加载，一般说来，疲劳过程有三个阶段组成：裂纹萌生和早期裂纹扩展、稳定裂纹扩展和最后的疲劳断裂。裂纹扩展速率dN da/通常被表示为重对数图尺在应力强度因素范围上的一个功能。在常幅加载下，不同应力比时稳定的裂纹扩展结果通常服从Paris公式和其修正公式。常幅疲劳加载下不同材料的行为不同。有些材料表现为应力比的影响：在相同应力比时，裂纹扩展速率曲线一致，但是，应力比增大时，裂纹扩展速率也增大。而其他金属材料没有表现出任何应力比的影响，而且在恒幅加载其裂纹扩展速率曲线在重对数图纸上重合。 在变幅加载条件下疲劳裂纹扩展行为作为另一个课题已经研究了若干年了。过载和变幅加载的应用对疲劳裂纹扩展研究产生了重大的影响。对于大多数金属材料而言，上述加载方法的应用导致疲劳裂纹扩展速率减慢。基于线弹性断裂力学的理论，这种过渡行为经常使用应力强度因子和通过引入在稳定裂纹扩展状态下的Paris公式的修
常见的钢结构计算公式
2-5 钢结构计算 2-5-1 钢结构计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。连接的强度设计值应按表2-79至表2-81采用。
铝合金模板体系强度计算
铝合金模板体系强度计算
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铝合金模板体系强度计算 一.楼面模板的强度计算： 楼面模板形式如图所示,计算时两端按简支考虑,其计算跨度C取1．２米. A..荷载计算： 按均布线荷载和集中荷载两种作用效应考虑，并按两种结果取其大值. 1.铝模板自重标准值: 230N/m2 2.150ｍm厚新浇混凝土自重标准值： 240０0×0．15＝3600 N/ｍ2 3.钢筋自重标准值: １100×0．15=16５Ｎ/ｍ2 4.施工活载标准值: 2500 N/m2 5.跨中集中荷载：２50０Ｎ 均布线荷载设计值为: q1＝0．9×[１．２×(230＋3600+１65）＋1．4×2500］×0.４=33０8 N/m 模板自重线荷载设计值: q2=0．9×0.４×１.2×２3０=92 N/m 跨中集中荷载设计值：Ｐ＝０．9×１.4×250０＝31５0 Ｎ B. 强度验算: 施工荷载为均布线荷载： M1=q1l2/8=３３08×1.2２/8＝５９6 Nm 施工荷载为集中荷载: M２＝q1l２/8+Pl/4=９2×1.22/8+3１50×1.2/4=962 Ｎm
由于M２>Ｍ１,故采用M2验算强度. 通过Ｓoｌｉｄworkｓ软件求得: IＸX=8３39６4．23 mｍ4, ｅx=５8.92 mm ＷXＸ＝I XX/ｅx=833964.２3/58.92=１４１5４.2 ｍm3 则: σ＝Ｍ2／W XＸ=962０００／141５4.２=６8 MPa＜[σ]=１80 ＭPa 强度满足要求. C. 挠度计算： 验算挠度时仅考虑永久荷载标准值,故其作用的线荷载设计值为: q=0．４×(2３0+360０＋165)＝１５90 N/m=1.59 Ｎ/mｍ 实际挠度值为： ｆ=5ｑl4/（384EIＸX)=５×1.５９×１200４/(３8４×1．83×105×８3３964.２３) =０.35 mｍ<４０0／300=1.3 mｍ 挠度满足要求. D. 面板厚度验算 面板小方格按四面固定计算,由于LＹ/ＬX=３７０/400=0．9４,查表双向板在均布荷载作用下的内力及变形系数,得最大弯矩系数： K MX=-0.055, 最大挠度系数: K f=0.０014 取1mm宽的板条为计算单元,荷载为: q=0.9×[１．2×(２30+3600+165)+１.4×2500] =677５.2 Ｎ/m２ ＝0.067７5 N/ｍm2 ＭX= K MX qｌY2=０.０55×0.06775×３7０２＝５２４Ｎmm WＸ=ａb2/6=１×52/６＝4.１7 mm3
常见的钢结构计算公式
2-5 钢结构计算 2-5-１钢结构计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q34５钢、Q390钢和Ｑ4２0钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB／Ｔ70０和《低合金高强度结构钢》GB/Ｔ159１的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Ｑ23５钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时,Q２３5钢和Ｑ３45钢应具有０℃Ｃ冲击韧性的合格保证;对Q3９0钢和Q4２0钢应具有-２0℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q23５钢和Q345钢应具有-2０℃冲击韧性的合格保证；对Ｑ39０钢和Ｑ４20钢应具有－４0℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Ｑ3４5钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Ｑ３９0钢和Q4２0钢应具有－２0℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T53１３的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数),应根据钢材厚度或直径按表２－77采用。钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。连接的强度设计值应按表２-79至表2-８1采用。 钢材的强度设计值（Ｎ／ｍm2) 表2-77
铝合金窗结构设计计算书
铝合金窗结构设计计算书基本参数: 上海地区门窗所在位置标高=20.000(m) Ⅰ.设计依据 《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T 7106-2002 《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T 7107-2002 《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T 7108-2002 《建筑外窗保温性能分级及检测方法》 GB/T 8484-2002 《建筑外窗空气声隔声性能分级及检测方法》 GB/T 8485-2002 《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T 11976-2002 《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001(2006年版) 《铝合金门》 GB/T 8478-2003 《铝合金窗》 GB/T 8479-2003 《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ 113-2003 《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003 《建筑结构静力计算手册 (第二版) 》 《BKCADPM集成系统(BKCADPM2007版)》 Ⅱ.参考资料 窗的性能分级表 主要依据： 《铝合金窗》GB/T 8479-2003 《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB/T 8484-2002 窗的主要性能 窗的性能应根据建筑物所在地区的地理、气候和周围环境以及建筑物的高度、体型、重要性等选定。 1 抗风压性能 分级指标值P3按表7规定。 表 7 抗风压性能分级 单位为千帕 在各分级指标值中，窗主要受力构件相对挠度单层、夹层玻璃挠度≤L/120，中空玻璃挠度≤L/180。其绝对值不应超过15mm，取其较小值。 2 水密能性 分级指标值△P按表8规定。 表8 水密性能分级 3气密性能 分级指标值q1，q2按表9规定。 分级指标值K按表10规定。 表10 保温性能分级 分级指标值R W按表11规定。 表11 空气声隔声性能分级 单位为分贝 6 分级指标值T r按表12规定。
综述-铝合金疲劳及断口分析
文献综述 （2011级） 设计题目铝合金疲劳及断口分析 学生姓名胡伟 学号201111514 专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师 院系名称材料科学与工程学院 2015年4月12日
铝合金疲劳及断口分析 1 绪论 1.1 引言 7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。 现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。 1.2 7系铝合金的发展历史 在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。T。 D683 等合金。目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。20世纪50年代，德国
用现有疲劳试验数据确定疲劳裂纹扩展率
用现有疲劳试验数据确定疲劳裂纹扩展率 收录：《中国造船》 - 2003年,03期 作者：周驰 关键词：船舶 疲劳寿命的预报在船舶与海洋工程领域中相当重要,但其关键问题是要找到一种较科学的疲劳寿命预报方法.最近,本文第二作者提出了一种海洋结构物疲劳寿 命预报的统一方法.该方法是基于疲劳裂纹扩展理论而发展起来的,在其九个参 数模型的假设之下,能够较好地解释一些其它方法所不能解释的现象.采用该方 法的主要障碍在于需要确定疲劳裂纹扩展率.作者通过对不同的疲劳裂纹扩展率的比较研究,并推广McFvily模型后,提出了一个具有较宽适用范围的九个参数 疲劳裂纹扩展率模型(从门槛域一直到不稳定断裂域).本文的主要目的是解决如何根据一些现有的疲劳试验数据来确定这九个模型参数的问题.文中给出了通过实验数据确定裂纹扩展率模型中各个参数的方法,并进行了模型参数的灵敏度分析.通过对文献中一些试验数据的收集,给出了几种常用金属材料的裂纹扩展率 模型参数. Determination of Fatigue Crack Growth Rate Using Existing Data 正在加载... 确定疲劳裂纹扩展理论门槛值的方法 Methods of Determination of Fatigue Crack Growth Theoretical Threshold 疲劳裂纹扩展 疲劳裂纹扩展理论门槛值ΔKthT的方法,特别对利用疲劳裂纹扩展速率表达式、根据da/dN～ΔK试验数据外推确定ΔKthT的三种方法作了较为详细的介绍,并用四套试验数据进行评估,结果显示,如果所采用的表达式能够正确反映近