热振耦合环境TC4钛合金铆接结构振动疲劳对比试验研究

摘要

钛合金材料在飞机结构设计中有着广泛的应用,在恶劣的振动和热耦合环境中容易发生热振耦合疲劳破坏,振动疲劳破坏严重影响飞机的飞行安全。为了获得热振耦合环境下较优的钛合金结构设计细节形式,设计了热振耦合振动疲劳试验件和试验系统,在150℃温度条件下进行了TC4钛合金材料蒙皮+不同结构形式支撑和不同铆钉形式(半圆头铆钉和平头抽芯铆钉)铆接试验件进行振动疲劳试验。对试验结果数据统计归纳、对比,得出:同结构类型试验件,宽度相同、铆钉(抽钉)数量相同,平头抽钉连接试验件固有频率相对较高;而试验件宽度相同、铆钉类型相同、铆钉数量不同,铆钉数较多的试验件固有频率较高;半圆头铆钉连接件破坏多数表现为铆钉脱落,抽芯铆钉连接件破坏表现为蒙皮裂纹;抽芯铆钉相比半圆头铆钉连接件,其振动疲劳寿命较长;试验分别用6倍铆钉直径间距和4倍铆钉直径间距抽芯铆钉连接结构作对比,6倍铆钉直径间距试验件振动疲劳寿命较长。这些试验结论可以作为飞机结构设计中薄壁结构设计的重要参考。