机身壁板LBW结构DFR值试验测定及理论计算

摘要

飞机机身壁板是疲劳的关键位置,空客公司首先在飞机机身壁板采用激光焊接(LBW)结构代替传统铆接结构.为评价该激光焊接结构的疲劳性能,结合试验测定和统计学理论计算两种方法,对两组新型铝锂合金2060-T3激光焊接焊后热处理(PWHT,即焊后固溶+时效热处理和焊后时效热处理)结构进行疲劳试验、断口分析及细节疲劳额定强度(DFR值)分析,分别计算了试验测定DFR值和理论DFR值.分析结果表明,试验测定焊后固溶+时效热处理激光焊接结构的DFR值为118.0 MPa,焊后时效热处理的DFR值为113.7 MPa,理论DFR值分别为115.8 MPa(误差为1.86％)和112.2 MPa(误差为1.32％);两组结构均在焊趾处产生裂纹源,裂纹沿板材厚度方向进行扩展,裂纹扩展区均表现为脆性解理河流花样,不同的是前者瞬断区为微孔聚集型断裂,断口存在大量微小韧窝,后者瞬断区为沿晶断裂,断口存在大量晶粒;采用统计学理论计算,可以较好地还原威布尔分布的形状参数,验证了统计学理论分析方法的工程适用性,为机身壁板LBW结构的DFR值测定提供了参考依据.