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      某型裝備振動試驗結(jié)構(gòu)件斷裂失效分析

      2018-09-10 03:54:45李鑒濤李華霖
      航空維修與工程 2018年8期
      關(guān)鍵詞:斷裂結(jié)構(gòu)件

      李鑒濤 李華霖

      摘要:針對某型裝備在延壽科研振動試驗中先后出現(xiàn)轉(zhuǎn)接艙固定面和攝像機(jī)固定支架結(jié)構(gòu)件斷裂失效故障,在剖析裝備結(jié)構(gòu)件發(fā)生失效的原因基礎(chǔ)上,采用疲勞等價原理,結(jié)合產(chǎn)品實際貯存環(huán)境,科學(xué)評估結(jié)構(gòu)斷裂對裝備科研定壽的影響。

      關(guān)鍵詞:振動試驗;結(jié)構(gòu)件;斷裂;科研定壽

      0引言

      振動試驗是考核裝備掛機(jī)飛行耐沖擊能力的重要手段。受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動條件、振動時間和工作特性等因素影響,試驗件在振動過程很容易發(fā)生結(jié)構(gòu)件斷裂等失效故障。如何分析失效原因,科學(xué)給出失效結(jié)論,是分析裝備總體貯存壽命、制定修理措施等的重要依據(jù)。

      本文采用常規(guī)失效分析手段,在對斷裂材料開展成分、斷面、金相、硬度等手段分析基礎(chǔ)上,針對武器裝備實際使用特點,同時采用疲勞等效分析原理,外推產(chǎn)品振動條件、斷裂時機(jī)與貯存壽命的關(guān)系,最終科學(xué)評估斷裂失效對產(chǎn)品實際掛機(jī)使用的影響結(jié)論。

      1試驗過程與結(jié)果

      1.1試驗背景及條件

      為科學(xué)評估某型裝備的貯存壽命,對其進(jìn)行延壽科研試驗。按照總體試驗大綱要求,在裝備機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行貯存加速試驗達(dá)到16年貯存壽命時,需提取1套樣品恢復(fù)成整彈,進(jìn)行測試和環(huán)境適應(yīng)性試驗。通過試驗和采取必要的修理措施,確認(rèn)各機(jī)電產(chǎn)品貯存壽命能否滿足16年貯存壽命的要求,并驗證修理措施的正確性。其中振動試驗振動時間為1h,試驗譜型如圖1,試驗量值如表1。

      1.2試驗結(jié)果

      在振動試驗中,采用在振動夾具上安裝控制傳感器的控制方式,振動夾具的安裝如圖2所示。

      在振動試驗進(jìn)行到4min時,發(fā)現(xiàn)該型裝備的導(dǎo)引頭與戰(zhàn)斗部轉(zhuǎn)接艙固定面發(fā)生斷裂,如圖3所示。

      更換轉(zhuǎn)接艙后,根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)特點更改控制方式,在裝備的頭部和尾部增加傳感器控制點,重新進(jìn)行振動。

      在振動試驗進(jìn)行到約50min時,發(fā)現(xiàn)攝像機(jī)逐漸向下傾斜;在進(jìn)行完1h的隨機(jī)振動后,在測試中發(fā)現(xiàn)攝像機(jī)不受控制,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)安裝攝像機(jī)的支架發(fā)生斷裂,導(dǎo)致無法控制攝像機(jī)運動,斷裂情況如圖4所示。

      2失效分析與討論

      通過對發(fā)生斷裂的部件材料進(jìn)行外觀、成分、、金相、斷面、硬度等分析和測定,結(jié)合實際的力學(xué)狀態(tài)分析斷裂原因。

      2.1外觀檢查

      對斷裂樣品的表面及外觀進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)兩個斷裂部件的表面都涂有油漆,油漆層保持完好,材料表面沒有氧化、腐蝕現(xiàn)象。但在試驗前檢查時兩處連接處均無裂紋、變形等缺陷。

      2.2成分分析

      斷裂樣品的化學(xué)成份分析結(jié)果如表2所示,通過光譜分析可知轉(zhuǎn)接艙的材料為ZL101,攝像機(jī)固定支架的材料為ZL102。

      2.3斷面分析

      轉(zhuǎn)接艙斷面如圖5所示,斷口表面沒有規(guī)律性,呈脆性閃光小面狀,從斷面情況分析,屬脆性斷裂,斷面沒有異常的鑄造缺陷。

      攝像機(jī)固定支架的斷面如圖6所示,斷面表面平滑,可看到疲勞源區(qū)和瞬間破斷區(qū),斷裂邊緣有嚴(yán)重的變形和損傷痕跡,呈強(qiáng)力變形后斷裂的特征。從斷面分析結(jié)果,試樣屬疲勞斷裂,斷面沒有異常的鑄造缺陷。

      2.4金相分析及硬度檢驗

      對轉(zhuǎn)接艙進(jìn)行金相分析,通過拍攝金相顯微組織圖譜進(jìn)行分析、比對,其組織形貌如圖7所示。該鑄造鋁合金經(jīng)過變質(zhì)處理,顯微組織為樹枝狀均勻分布的a(A1)初晶和短條狀基體與硅形成的(a+ Si)共晶,在高放大倍數(shù)下可清楚地看到大部分共晶硅呈短條狀,針狀者則為β(A19Fe2Si2)相。由于a(A1)枝晶和(a+Si)共晶的晶粒較大,因此該材料力學(xué)性能不高。經(jīng)檢測,該鑄件斷口附近的硬度在41.9HB左右。

      對攝像機(jī)固定支架進(jìn)行金相分析,通過拍攝金相顯微組織圖譜分析、比對,其組織形貌如圖8所示,該鑄造鋁合金經(jīng)過變質(zhì)處理,顯微組織為樹枝狀均勻分布的a(A1)初晶和短條狀基體與硅形成的(a+Si)共晶,提高放大倍數(shù),可看出共晶硅晶粒甚為細(xì)小,使該材料力學(xué)性能有所提高。經(jīng)檢測,該鑄件斷口附近的硬度在64.2HB左右。

      2.5力學(xué)分析

      在第一次振動試驗過程中,轉(zhuǎn)接艙7個螺栓連接部位都出現(xiàn)斷裂,斷裂處是艙段之間的應(yīng)力集中點,斷裂面呈月牙型。根據(jù)理化分析結(jié)果,斷裂處沒有發(fā)生塑性變形,應(yīng)是由于振動產(chǎn)生的應(yīng)力超過連接艙體材料的強(qiáng)度極限而引起的突然脆性斷裂失效。

      在第二次在振動試驗中,裝備一直處于通電狀態(tài),裝備目標(biāo)鎖定機(jī)構(gòu)使攝像機(jī)保持恒定姿態(tài),由于在振動試驗過程中產(chǎn)生較大慣性力致使攝像機(jī)固定支架長時間承受較大交變應(yīng)力作用,導(dǎo)致其發(fā)生疲勞斷裂失效。

      該疲勞斷裂失效發(fā)生在試驗時間50min,根據(jù)疲勞等價原理可推算出該型裝備經(jīng)歷50min功能振動的等效掛飛壽命約為25h,計算過程如下:

      1)設(shè)裝備的功能振動量值為W1,耐久振動量值為W2,且W2=1.6 W1。根據(jù)Miner線性損傷原理,疲勞等價關(guān)系為:(W2/ W14=T1/T2。式中:T1為W1條件下的試驗持續(xù)時間,T2為W2條件下的試驗持續(xù)時間。

      2)已知T1=5 0min,W2=1.6 W1,則可推算出T2=7.63 min,即在功能振動試驗條件下經(jīng)歷50min試驗等效于在耐久振動試驗條件下經(jīng)歷7.63min試驗。

      3)已知當(dāng)試驗樣品等效掛飛時間為150飛行小時時,如果耐久振動試驗量值為功能振動量值的1.6倍,耐久試驗持續(xù)時間等效為46min。根據(jù)Miner線性損傷原理可得出,經(jīng)歷50min功能振動的等效掛飛壽命為:150×7.63/46=25飛行小時。

      3分析結(jié)論

      通過上述分析結(jié)果可知,該枚電視制導(dǎo)裝備轉(zhuǎn)接艙、攝像機(jī)固定支架發(fā)生斷裂的結(jié)論如下。

      1)通過對故障部位材料進(jìn)行理化分析,材料表面無銹蝕、氧化、裂紋等缺陷,表明長期貯存對故障部位的結(jié)構(gòu)材料性能無明顯影響;

      2)轉(zhuǎn)接艙斷裂為脆性斷裂,是由于試驗過程中振動控制不當(dāng)所引起。在第一次的振動中,轉(zhuǎn)接艙斷裂區(qū)域為兩艙段之間的連接部分,斷裂面呈月牙型,是艙段之間的應(yīng)力集中點,結(jié)合艙段之間的7個連接耳都出現(xiàn)斷裂,說明此類斷裂不是偶然的,是群體性發(fā)生的,是因為連接耳材料在大應(yīng)力作用下,經(jīng)受不住強(qiáng)度要求而產(chǎn)生斷裂。

      斷裂處沒有發(fā)生塑性變形,屬于彈性畸變失效。在試驗中,由于轉(zhuǎn)接艙離振動夾具固定部位較遠(yuǎn),力臂較長,振動量級及振幅隨臂長增加而成倍放大,使應(yīng)力集中在導(dǎo)引頭與戰(zhàn)斗部過渡的梯形艙段,應(yīng)力和振幅超過了材料許用上限,產(chǎn)生彈性畸變失效。在樣品修復(fù)后重新投入試驗并改變控制方式后,轉(zhuǎn)接艙未再發(fā)生斷裂,表明轉(zhuǎn)接艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足掛飛振動要求。

      3)第二次試驗中,改變控制點的位置,在裝備上的各點安裝控制點,對整體進(jìn)行控制,使導(dǎo)引頭、彈身及尾艙的振幅保持在一定的范圍內(nèi),這樣振動過程中可一定程度上限制力臂的放大作用。第二次振動過程中的測量數(shù)據(jù)表明力臂的放大作用減小了,但并不能完全的消除此類放大作用,在裝備的兩端位置振動量級還是超過了試驗規(guī)定的振動量。在第二次振動試驗中,裝備一直處于通電狀態(tài),陀螺穩(wěn)定平臺通過陀螺使攝像機(jī)保持平衡,攝像機(jī)固定支架受到陀螺的穩(wěn)定力矩,同時也受振動過程中振動產(chǎn)生的抗力,振動中的抗力被放大,材料所受的載荷變大,超出了材料正常使用應(yīng)力,材料在長時間大載荷作用下,疲勞壽命將大大縮減,所以造成支架在大約50min時,產(chǎn)生疲勞斷裂。

      4)該型裝備掛飛壽命要求為20飛行小時,該型裝備經(jīng)歷50min功能振動試驗未發(fā)生故障的等效掛飛壽命為25飛行小時,表明經(jīng)歷長期貯存后裝備仍能滿足掛飛環(huán)境下的壽命要求,該型裝備能夠滿足貯存16年的壽命要求。

      參考文獻(xiàn)

      [1]劉貴明,杜軍.裝備失效分析技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012-5.

      [2]老恩,龔江宏.脆性骨頭斷裂力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2010 3.

      [3]張彥華.焊接結(jié)構(gòu)疲勞分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013-6.

      [4]陶春虎,劉高遠(yuǎn),恩云飛,等.軍工產(chǎn)品失效分析技術(shù)手冊[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.

      [5]廖景娛.金屬構(gòu)件失效分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

      [6]吳霞,張銳,張而耕.物理氣相沉積涂層沖頭開裂原因的失效分析[J].機(jī)械制造,2011,49(560).

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