【摘 要】
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随着国内航天技术发展以及航天发射需求日益增长,可重复使用火箭是航天发展的趋势。2195铝锂合金是一种轻型铝合金材料,其搅拌摩擦焊贮箱的耐久性分析是当前研究的热点。本文从2195铝锂合金母材/焊接接头疲劳性能试验、贮箱结构疲劳和裂纹扩展三个方面进行了分析研究,并完成了焊接耐久性分析平台搭建工作。主要内容如下:1.进行了2195铝锂合金母材/搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能试验研究,完成了母材和搅拌摩擦焊
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随着国内航天技术发展以及航天发射需求日益增长,可重复使用火箭是航天发展的趋势。2195铝锂合金是一种轻型铝合金材料,其搅拌摩擦焊贮箱的耐久性分析是当前研究的热点。本文从2195铝锂合金母材/焊接接头疲劳性能试验、贮箱结构疲劳和裂纹扩展三个方面进行了分析研究,并完成了焊接耐久性分析平台搭建工作。主要内容如下:1.进行了2195铝锂合金母材/搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能试验研究,完成了母材和搅拌摩擦焊接头的拉伸疲劳试验,拟合出母材和焊接接头的S-N曲线。2.开展了贮箱焊缝的疲劳寿命预测分析,首先应用ABAQUS软件对贮箱8个工况进行静力分析,联合NCODE软件估算了贮箱模型在给定工况载荷下的疲劳寿命,结果表明最先破坏位置出现在贮箱前底环焊缝处,寿命为14140次循环。3.应用ABAQUS-FRANC3D软件联合仿真,预测焊缝裂纹扩展寿命,在上述疲劳寿命分析的基础上,在破坏位置焊缝预设表面裂纹。当贮箱厚度穿透时,计算终止,并计算三维表面裂纹的应力强度因子和裂纹扩展寿命。4.在2195铝锂合金贮箱搅拌摩擦焊疲劳/损伤容限分析基础上,应用QT Creator开发界面,拟用C++和Python语言编写,搭建焊接结构耐久性分析软件平台模块界面,模块主要包括参数输入模块、应力强度因子模块、疲劳分析模块、裂纹扩展分析模块、剩余强度模块、数据库管理模块和数据处理模块等。综上所述初步给出了一套适用于火箭铝锂合金搅拌摩擦焊贮箱的疲劳耐久性分析方法。为指导可重复使用结构设计、验收和复用强度评估提供了理论和技术支持。
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