含中心裂紋鋁合金板復合材料單面膠接修復后疲勞特性

利用真空袋壓工藝,采用單向炭纖維復合材料補片對中心裂紋鋁合金板進行了單面膠接修補。測試了復合材料修補板的靜態(tài)拉伸強度及修補板在拉拉疲勞過程中的裂紋擴展、界面脫粘和剩余拉伸強度等疲勞性能。結果表明,復合材料補片膠接修補能有效地提高裂紋板的破壞強度和剛度,降低裂紋板的疲勞裂紋擴展速率,提高其疲勞壽命。裂紋板經單向炭纖維/環(huán)氧復合材料補片修補后,其破壞強度從311.48mpa提高到364.74mpa,疲勞壽命從32217次提高到77546次。疲勞導致修補結構的粘接界面脫粘,脫粘區(qū)域近似橢圓形;脫粘面積隨疲勞周次的增加而增加,且增加的幅度與疲勞周次相關。

采用微波快速固化膠粘劑的方法通過實驗對鋁合金材料的裂紋進行了修復,研究了修復工藝,并采用數學和有限元分析的方法分析了含裂紋的鋁合金板材修復前后的力學性能變化情況,同時對比了其他方式的修復后強度,觀察了修復效果,結果表明:修復后鋁合金材料的雙向拉伸性能可恢復到原材料的95%以上,靜強度可恢復到原材料的102.9%.

復合材料補片膠接技術是一種有效修復飛機受損鋁合金構件的低成本方法。補片與鋁合金材料熱膨脹系數的顯著差異,會在構件中引入殘余熱應力,對構件性能造成不利影響。文中采用單向碳/環(huán)氧復合材料補片對航空鋁合金ly12cz薄板進行單面補強,并通過確定應力釋放溫度測量了鋁板及補片上的殘余熱應變。結果表明,對完好鋁板而言,鋁板和補片的殘余熱應變可分別達到-488με和285με;對于含中心裂紋鋁板而言,裂紋長度對于殘余熱應變的影響較小。采用經典層合板理論和雙金屬片模型分別預測了復合材料補片及鋁合金板在膠接面上的殘余熱應力。經典層合板理論對補片和完好鋁板殘余熱應力的預測值分別為-79.8mpa和50.8mpa;雙金屬片模型的計算值偏大,分別為-98.4mpa和64.6mpa。

利用熱壓成型工藝、采用預固化的單向碳纖維/環(huán)氧復合材料補片對鋁合金裂紋板進行了修補,測試了裂紋板膠接修補前后的破壞強度、疲勞壽命及裂紋擴展情況,觀察了破壞后的斷口形貌,分析了復合材料補片的止裂機理。結果表明,經過單向碳纖維/環(huán)氧復合材料補片膠接修補后,其破壞強度和疲勞壽命均有顯著的提高,破壞強度提高了34.28%,恢復到完好板的85.83%,疲勞壽命提高2.06倍;裂紋板的臨界裂紋長度從17.86mm增加到28.64mm,從而延長了裂紋緩慢擴展階段,延緩了裂紋快速擴展;其斷口形貌方式發(fā)生生了明顯的變化。

采用單向硼纖維/環(huán)氧復合材料補片真空袋壓工藝單面修復不同厚度含中心裂紋鋁合金板,測試了修復試件的熱學及準靜態(tài)力學性能,并采用三維有限元模型分析了修復試件的殘余熱應變和應力強度因子。結果表明:修復試件的彎曲撓度隨鋁合金板厚度增大而減小;修復試件鋁合金板下表面裂紋尖端附近的殘余熱應變隨鋁合金板厚度增大而增大,補片上表面的殘余熱應變則隨鋁合金板厚度增大而減小,這與有限元分析結果吻合較好。含中心裂紋鋁合金板的應力強度因子隨鋁合金板厚度增大而減小,而單面修復試件的應力強度因子隨鋁合金板厚度增大而增大。采用相同長度和寬度的單向硼纖維/環(huán)氧復合材料補片單面修復后,鋁合金板厚度為1.76mm修復試件的承載能力保留率為93.85%,而厚度為10.20mm修復試件的只有84.01%;修復試件的剛度得到了完全恢復,等效剛度均大于完好試件的剛度。

采用單向碳/環(huán)氧復合材料補片真空袋壓工藝單面修復含中心裂紋鋁合金板,進行0-1700h鹽霧梯度腐蝕試驗,測試并對比分析了各腐蝕時間結點上試件修復前后的疲勞性能,從疲勞壽命、疲勞臨界裂紋長度和paris公式材料常數(c和m)的變化三個方面考察不同鹽霧腐蝕深度對鋁合金裂紋板修復前后的疲勞性能差異。結果表明:碳/環(huán)氧補片膠接修復鋁合金板能大幅度提高疲勞壽命,且未經修復的裂紋板在腐蝕1700小時后疲勞壽命下降53.8%,而修復板僅為38.6%。修復板疲勞裂紋臨界長度acr大于未修復裂紋板,且隨鹽霧腐蝕時間延長,裂紋板和修復板acr變化不大,可作準判據使用。由試驗數據得到的不同腐蝕時間上試樣的材料常數c和m隨腐蝕時間延長而減小。利用paris公式可較好擬合鋁合金板疲勞壽命及paris區(qū)內的疲勞裂紋擴展行為,但疲勞壽命預測值與實際值的差異由未經腐蝕時的5%左右增大到腐蝕1500h時的10%左右。

近年來,采用frp修復受損鋁合金構件的研究已受到了廣泛關注并取得了一定的進展。對復合材料修復鋁合金裂紋板的試驗研究,包括不同膠接長度、不同表面處理和不同剛度比等因素對其疲勞性能的影響規(guī)律,以及有限元方法預測疲勞性能進行了綜述與分析;對試驗結果與有限元預測的疲勞壽命進行了比較;并展望了今后的研究趨勢。

采用真空袋壓技術將t300/cyd128復合材料補片膠接修復于含中心裂紋的鋁合金1.76mm薄板。研究了實驗室模擬濕熱環(huán)境對復合材料修復鋁合金薄板的力學性能影響,修復用復合材料的吸濕特性,以及修復用復合材料拉伸試樣及其基體樹脂澆鑄體的濕熱性能。結果顯示,澆鑄體飽和吸水率為0.9%,復合材料吸濕動力學曲線則出現臺階;隨濕熱老化時間延長,澆鑄體與復合材料拉伸性能先升后降,其性能峰值出現時間分別為500h(73.9mpa)和300h(1531mpa);隨濕熱老化時間延長,鋁合金裂紋板拉伸性能基本呈線性下降,斷裂載荷下降速率δn=0.12kn/100h,修復板性能出現波動。

由于腐蝕坑不同位置的應力狀態(tài)的差異,由腐蝕坑萌生的裂紋擴展行為僅僅用應力強度因子分析無法得到準確預測?？紤]裂紋閉合效應的存在,本工作對于這種裂紋的應力場進行了分析,研究了其幾何尺寸在裂紋擴展過程中的變化,理論分析表明這種幾何形狀的變化與材料形狀以及應力范圍的大小關系不大。對于裂紋擴展的幾何形狀變化的驗證性試驗的試驗結果與理論分析的結果吻合程度良好。

本文選用具有高阻尼性能的al-78%zn合金與具有高強度、良好塑性和較高抗腐蝕能力的鋁合金熱軋復合,采用al-78%zn板與增強鋁合金板不同的復合方式與不同的厚度比復合,在相同的加工工藝條件下,探討al-78%zn與鋁合金不同復合方式和不同的復合厚度比對復合材料的阻尼性能與力學性能的影響,從而得出具有高阻尼、高強度、良好塑性與冷加工性能、輕質、抗腐蝕性能高的減振材料的最佳復合方式與最佳的復合厚度比例。

采用聲發(fā)射技術對單向拉伸載荷作用下復合材料單搭接膠接頭的剪切破壞試驗進行實時監(jiān)測的方法,研究搭接長度對單搭接膠接頭損傷破壞的影響規(guī)律及其相應的聲發(fā)射響應特征。結果表明,隨搭接長度的增加,引起單搭接膠接頭的受力不均勻性增加,損傷易發(fā)生在膠層邊緣應力集中區(qū)域,膠接頭承載能力不斷上升的同時,平均剪切應力逐漸降低;膠層邊緣應力集中更明顯,從而出現較多的聲發(fā)射信號,且幅度在60~80db的聲發(fā)射信號明顯增多,聲發(fā)射撞擊累積數有上升趨勢。聲發(fā)射相對能量、幅度分布等聲發(fā)射信號與膠層的損傷破壞過程相對應。

采用單向硼/環(huán)氧復合材料補片真空袋壓工藝單面修復含中心裂紋不同厚度鋁合金板,測試了修復試件的疲勞性能,從疲勞壽命、疲勞裂紋擴展速率和裂紋擴展紋線考察不同厚度鋁合金板修復后疲勞性能的差異。結果表明:硼/環(huán)氧補片膠接修復后,鋁合金板的疲勞壽命大幅度提高,且疲勞壽命提高幅度隨鋁合金板厚度增大而降低。厚度為1.76mm、5.20mm和10.20mm3種鋁合金板修復試件的疲勞壽命分別是未修復試件的22.30倍、12.84倍和8.40倍。厚度為1.76mm鋁合金板修復試件在鋁合金板完全斷裂后還能繼續(xù)承擔疲勞載荷,而厚度為5.20mm和10.20mm2種鋁合金板修復試件在鋁合金板斷裂后完全破壞。裂紋擴展速率和歸一化裂紋長度差均隨鋁合金板厚度增大而增大。

鋁合金板和鋅合金板屋面

鋁合金與碳纖維復合材料膠接結構耐老化性能研究

目前,復合材料在航空工業(yè)和武器工業(yè)中的材料應用比例逐年上升,復合材料的應用程度已經成為現代先進飛機結構設計的重要標志之一.復合材料與金屬件之間的連接工藝尤其受到人們的關注.本篇主要描述了通過收集鋁合金與碳纖維復合材料膠接老化后剪切性能數據,以期能從中找出規(guī)律,為復合材料結構的連接設計提供依據.

采用"熱軋+中間退火+冷軋+軋后退火"法復合軋制aa1100/aa7075/aa1100三層鋁合金板。利用金相、sem-eds觀察微觀組織變化及界面元素擴散,由顯微硬度和拉伸試驗測定復合板力學性能。結果表明,aa7075層組織呈拉伸纖維狀沿軋向分布;熱軋包覆率不變,中間退火后包覆率隨冷軋應變的增加先減小后幾乎不變;結合界面處存在mg、zn元素擴散。軋后退火使復合板強度降低、塑性增加,硬度沿厚度方向呈現梯度變化規(guī)律。

基于abaqus有限元仿真軟件,對5042鋁合金板在復合拉深工藝下的制耳規(guī)律進行了三維數值模擬。通過分析復合拉深工藝中板料成形后的筒高,及厚度、應變的分布規(guī)律,探討了5042鋁合金板在這種復合工藝下的成形和制耳規(guī)律,揭示了相關塑性變形的機理。

基于非線性超聲調制頻譜法,對航空鋁合金板材中的疲勞裂紋識別進行研究;以兩個不同頻率的超聲蘭姆波為激勵信號,依靠超聲換能器、波形發(fā)生器和激光測振儀等,對含有疲勞裂紋和無損傷的2024-t351鋁合金薄板試樣進行對比實驗;分別采用時域、頻域和時頻域聯合法分析非線性超聲波在鋁合金薄板試樣中傳播的響應信號。結果表明:非線性聲學特征即調制頻譜及三階諧波可作為識別2024-t351鋁合金板材介質中疲勞裂紋的判據,通過對試樣表面進行掃描,建立調制頻譜的峰值幅度與位移的關系,據此可確定樣板中疲勞裂紋的位置和輪廓,這為航空鋁合金板材疲勞裂紋的識別提供更多技術支撐。

研究了真空釬焊用鋁合金板材的特性，觀察了釬焊前與釬焊后的組織變化。說明了釬焊焊縫的三個區(qū)域的組織特征，熔蝕深度與焊縫厚度的關系，釬焊料對芯材的熔蝕情況，釬焊性能受釬料（包復層）和芯材成分以及組織特，大的影響。

為了獲得鋁合金板即典型結構件的阻尼特性參數——阻尼比ξ值,文中對兩種鋁合金板件(普通鋁和高阻尼鋁)采用懸臂梁自由衰減振動法,較簡便、準確地測得材料的ξ值。這里詳細介紹了該測試試驗的理論依據、實施條件、操作步驟和其準確度的仿真驗證;并通過對后續(xù)試驗數據進行處理和對比分析,得出高阻尼鋁ξ值為普通鋁的1.8倍;且高阻尼鋁本身表現出非定值阻尼特性。上述試驗結論將為結構減振及優(yōu)化設計提供借鑒。

汽車用abs鋁合金板簡介 鋁在輕型汽車上的應用 1、發(fā)展現狀 ps與ctp版基板、鋁箔帶坯、全鋁易拉罐身料、abs板是現如 今生產最多的四大民用平軋鋁產品。這其中，abs板的生產難度及 技術門檻最高，裝備與建設投資也是最多的。所以生產難度并不亞于 和航空航天器鋁板帶的。 2、發(fā)展前景 當前，鑄造鋁合金及變形鋁合金都在汽車制造中獲得了應用，但 仍以前者為主。從發(fā)展態(tài)勢來看，到2020年或稍晚一些，變形鋁合 金平軋產品、擠壓材、鍛件等的用量有可能超過壓鑄件與鑄件，或平 分秋色，而這其中增長速度與幅度最大的當數平扎產品中的abs板。 3、性能優(yōu)勢 1）良好的成形性能與翻邊延性 車身及覆蓋鈑金件的成形加工是從航空制造業(yè)移置過來的，通過 沖壓成形，鋁合金薄板應該有良好的成形性，即具有低的屈強比（屈 服強度rpo.2與抗拉強度極限rm之比）與高的成形極限，在各種不 同

鋁合金板市場分析