[發(fā)明專利]一種金屬材料海洋大氣環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110706783.5
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113281202A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 羅來正;朱玉琴;張倫武;符朝旭;周堃;馮利軍;王健坤;劉濺洪;李超;袁藝;陳源;許文清
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02;G01N17/00
• 代理公司: 重慶德創(chuàng)至道知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 50245
• 代理人: 陳先權

本發(fā)明公開了一種金屬材料海洋大氣環(huán)境?拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法，其包括步驟有：將呈軸狀結構的金屬材料在置于海洋大氣戶外環(huán)境下進行包含拉壓疲勞試驗、靜態(tài)暴露試驗的交替循環(huán)試驗，以天為試驗基本單位，以設定周期進行抗拉強度、斷后伸長率數(shù)據(jù)檢測；同時將該呈軸狀結構的金屬材料于同等海洋大氣戶外環(huán)境下進行環(huán)境靜態(tài)暴露試驗，以設定周期進行抗拉強度、斷后伸長率數(shù)據(jù)檢測，并繪制金屬材料的海洋大氣環(huán)境?拉壓疲勞載荷耦合加速試驗與海洋大氣戶外環(huán)境靜態(tài)暴露試驗的抗拉強度、斷后伸長率對比曲線，作為金屬材料的海洋戶外環(huán)境適應性評價指標。

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境試驗技術領域，具體涉及一種金屬材料海洋大氣環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法。

背景技術

飛機起落架、石油鉆井鉆頭等裝備承力結構戶外環(huán)境服役過程中，一方面環(huán)境中的溫度、濕度、腐蝕介質(zhì)等多種環(huán)境因素的綜合作用會引起承力結構的腐蝕或破壞，另一方面，承力結構服役過程遭受反復的拉壓、彎曲和扭轉(zhuǎn)等疲勞力學載荷作用，這種環(huán)境腐蝕與疲勞力學載荷的耦合作用對裝備影響大于兩者的簡單疊加，極易造成裝備承力結構提前破壞甚至斷裂，而環(huán)境腐蝕-疲勞載荷耦合作用導致的危害性、破壞性通常無法提前預測，耦合作用下的隱患一旦發(fā)生通常會造成機毀人亡的重大災難，嚴重影響裝備的可靠安全服役。因此，急需針對裝備承力結構服役過程中遭受的環(huán)境腐蝕-疲勞力學載荷耦合作用工況，有計劃開展戶外環(huán)境腐蝕-疲勞力學載荷耦合加速試驗研究；而拉壓疲勞載荷作為裝備服役中最常見的載荷形式之一，研究戶外環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗意義重大，建立戶外環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法，對于快速掌握戶外環(huán)境腐蝕與疲勞力學載荷耦合作用下性能退化規(guī)律具有重要指導作用，也可豐富和發(fā)展腐蝕疲勞相關理論。

目前，為了模擬戶外環(huán)境腐蝕-拉壓疲勞載荷耦合作用工況，研究人員主要通過實驗室腐蝕疲勞試驗進行模擬，包括兩種形式：(1)實驗室環(huán)境下，對試驗件首先開展環(huán)境腐蝕試驗，腐蝕試驗結束后再進行拉壓交變載荷疲勞試驗，并按一定周期進行循環(huán)。這種環(huán)境腐蝕-疲勞載荷循環(huán)試驗方式，由于實施操作比較方便被大量研究者采用，但其不能完全反映裝備服役實際遭遇的環(huán)境腐蝕與疲勞載荷耦合作用；(2)實驗室環(huán)境下，將疲勞試驗設備疲勞載荷加載部位增加“環(huán)境小盒”，用于模擬某種腐蝕環(huán)境，以達到環(huán)境腐蝕與疲勞載荷的耦合作用，但這種“環(huán)境小盒”通常只模擬一種環(huán)境條件，如濕度、溫度或腐蝕溶液，不能充分反映戶外環(huán)境中溫度、濕度、太陽輻射、鹽霧等多種環(huán)境因素的綜合作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術中的不足之處，本發(fā)明提出一種金屬材料海洋大氣環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法，其真實反映海洋大氣多種環(huán)境因素腐蝕與拉壓疲勞載荷耦合作用對金屬材料性能退化影響，克服了傳統(tǒng)實驗室加速試驗難以真實反映海洋大氣多種環(huán)境因素腐蝕的綜合影響、而自然環(huán)境靜態(tài)暴露試驗不能反映拉壓疲勞載荷影響的不足。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案：一種金屬材料海洋大氣環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗方法，其包括步驟有：將呈軸狀結構的金屬材料在置于海洋大氣戶外環(huán)境下進行包含拉壓疲勞試驗、靜態(tài)暴露試驗的交替循環(huán)試驗，以天為試驗基本單位，以設定周期進行抗拉強度、斷后伸長率數(shù)據(jù)檢測；同時將該呈軸狀結構的金屬材料于同等海洋大氣戶外環(huán)境下進行環(huán)境靜態(tài)暴露試驗，以設定周期進行抗拉強度、斷后伸長率數(shù)據(jù)檢測，并繪制金屬材料的海洋大氣環(huán)境-拉壓疲勞載荷耦合加速試驗與海洋大氣戶外環(huán)境靜態(tài)暴露試驗的抗拉強度、斷后伸長率對比曲線，作為金屬材料的海洋戶外環(huán)境適應性評價指標。

具體地，所述金屬材料為鋁合金、鋼。

具體地，所述拉壓疲勞試驗包括：

由載荷零點拉至載荷峰值，再由載荷峰值降至載荷零點，接著由載荷零點壓至載荷谷值，再由載荷谷值升至載荷零點，作為一個拉壓疲勞載荷循環(huán)，

以鋁合金為-0.23Fm～0.23Fm，鋼為-0.19Fm～0.19Fm為應力水平、應力比為-1、正弦波加載波形、5Hz加載頻率對所述呈軸狀結構的金屬材料進行拉壓疲勞載荷循環(huán)加載，加載時間：每天上午連續(xù)25分鐘，下午連續(xù)25分鐘；