液压壳体损伤容限分析及疲劳寿命预测

摘要

针对舵机壳体在长时间工作状态下会衍生出疲劳裂纹、影响壳体结构强度与使用寿命的问题，对舵机壳体应用基于小裂纹理论的疲劳全寿命预测方法，为其损伤容限设计和寿命预测探索新的途径。采用7050铝合金单边缺口拉伸试样开展室温下L-T向（裂纹扩展方向为纵向L，加载方向为横向T）和T-L向（裂纹扩展方向为横向T，加载方向为纵向L）的长、小裂纹扩展研究，将小裂纹和长裂纹的扩展数据拟合，获得裂纹扩展的da/d N-ΔK数据，并利用扫描电子显微镜（SEM）对试样断口表面进行微观分析，对材料初始缺陷进行定量分析。根据实际测试获得的初始裂纹尺寸和裂纹扩展的数据，基于断裂力学的三维裂纹扩展理论解析法和ABAQUS-Franc3D软件的有限元仿真法，对舵机壳体的疲劳寿命进行预测，利用实际疲劳寿命对预测结果进行验证，实际的疲劳裂纹扩展寿命为26万次，而预测结果为21万次，预测寿命小于实测结果，符合舵机壳体安全裕度。

关键词

7050铝合金 / 疲劳小裂纹 / 疲劳寿命预测 / 有限元 / 损伤容限分析