摘要:某型無人機在試飛試驗中螺旋槳的4根30Cr Mn Si A聯接螺栓發生早期斷裂失效故障。綜合材料失效分析、表面完整性分析、斷裂強度分析、結構動力學分析、載荷-時間歷史分析、螺紋聯接設計分析和螺紋加工工藝分析的多學科分析方法,確定了造成接螺栓早期斷裂失效的多重因素。結果表明,除4號螺栓外,其余3根螺栓均屬于疲勞斷裂失效。造成疲勞斷裂的主要原因如下:該無人機海運中聯接螺栓未進行腐蝕防護,導致螺栓遭受了海洋大氣環境腐蝕,加上較大的螺栓預緊力,螺紋根部產生了腐蝕剝落和應力腐蝕損傷,大幅降低了螺栓的抗疲勞性能;試飛時發動機工作轉速與螺旋槳的1節徑3階模態固有頻率吻合,致使螺旋槳產生了共振,從而使聯接螺栓遭受了共振疲勞載荷作用。在此基礎上提出抗疲勞建議:在儲運和使用中對螺栓進行腐蝕防護;避免發動機長時間工作在共振轉速附近;應采用滾壓加工螺紋以提高螺栓的疲勞強度;調整螺旋槳盤螺栓孔的位置,降低螺栓工作載荷;將螺釘聯接設計改為螺栓聯接設計,以避免鋁合金內螺紋變形;適當減小螺栓預緊扭矩,以降低疲勞載荷的平均應力水平。
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