某无人机螺旋桨联接螺栓断裂失效的多学科分析与改进

作     者：朱有利 侯帅 杜晓坤 倪永恒 李占明 ZHU You-li;HOU Shuai;DU Xiao-kun;NI Yong-heng;LI Zhan-ming

作者机构：陆军装甲兵学院装备保障与再制造系北京100072 

基　　金：北京市自然科学基金(309327) 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2018年第31卷第4期

页      码：55-63页

摘      要：某型无人机在试飞试验中螺旋桨的4根30Cr Mn Si A联接螺栓发生早期断裂失效故障。综合材料失效分析、表面完整性分析、断裂强度分析、结构动力学分析、载荷-时间历史分析、螺纹联接设计分析和螺纹加工工艺分析的多学科分析方法,确定了造成接螺栓早期断裂失效的多重因素。结果表明,除4号螺栓外,其余3根螺栓均属于疲劳断裂失效。造成疲劳断裂的主要原因如下:该无人机海运中联接螺栓未进行腐蚀防护,导致螺栓遭受了海洋大气环境腐蚀,加上较大的螺栓预紧力,螺纹根部产生了腐蚀剥落和应力腐蚀损伤,大幅降低了螺栓的抗疲劳性能;试飞时发动机工作转速与螺旋桨的1节径3阶模态固有频率吻合,致使螺旋桨产生了共振,从而使联接螺栓遭受了共振疲劳载荷作用。在此基础上提出抗疲劳建议:在储运和使用中对螺栓进行腐蚀防护;避免发动机长时间工作在共振转速附近;应采用滚压加工螺纹以提高螺栓的疲劳强度;调整螺旋桨盘螺栓孔的位置,降低螺栓工作载荷;将螺钉联接设计改为螺栓联接设计,以避免铝合金内螺纹变形;适当减小螺栓预紧扭矩,以降低疲劳载荷的平均应力水平。

主 题 词：无人机 螺栓 疲劳断裂 应力腐蚀 共振 

学科分类：08[工学] 082503[082503] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.11933/j.issn.1007-9289.20180330002

馆 藏 号：203327274...