合金钢材料服役环境下预腐蚀疲劳寿命分析方法研究

张安琴，刘治国，王江

（1.中国航发贵阳发动机设计研究所，贵阳 550081； 2.海军航空大学青岛校区，青岛 266041）

引言

0Cr16Ni系列合金钢材料目前已成为航空发动机用结构材料，在装备临海/濒海服役条件下，该材料构件面临着海洋性环境腐蚀作用，会萌发腐蚀损伤。根据以往研究可知[1]，腐蚀损伤在装备载荷工况条件下会诱发疲劳裂纹萌生，并加快裂纹扩展，降低材料断裂韧性，最终影响材料/结构的剩余强度和疲劳寿命。

航空装备金属结构腐蚀损伤对疲劳寿命的影响，物理过程可视为地面停放腐蚀损伤与空中飞行疲劳损伤交替作用的过程，即腐蚀…疲劳…再腐蚀…再疲劳…直至破坏的过程。工程上对该类问题研究总体上采用简化物理过程的研究方法，将腐蚀与疲劳分离[1-2]，分别开展腐蚀试验、预腐蚀后疲劳试验，然后再依据试验结果开展试验分析。其中试验分析是将材料疲劳性能和循环载荷下结构响应作为输入，基于一定的疲劳损伤累积法则，计算、分析相关结构/材料疲劳寿命。根据固体力学中疲劳理论与断裂力学范畴的划分，试验分析计算相关结构预腐蚀疲劳寿命具体可分为基于S-N曲线的腐蚀疲劳寿命分析方法、基于ε-N曲线的腐蚀疲劳寿命分析方法和基于断裂力学da/dN～△K的曲线的腐蚀疲劳寿命分析方法[3,4]。

在上述研究的基础上，本文根据腐蚀条件下航空装备结构疲劳寿命评定的通用方法[4-6]，引入腐蚀影响系数，用其综合反映环境腐蚀和疲劳载……