腐蚀环境下ICMS传感器耐久性体系研究

摘要

智能涂层监测系统(简称ICMS)实用于飞机结构健康监测时,由于受到环境腐蚀和环境老化作用,其核心器件ICMS传感器的耐久性是亟待解决的突出问题。
　　 本文针对ICMS传感器耐久性的关键问题,开展了以下系统研究:
　　 1、定义了ICMS传感器的耐久性及其技术体系,分析了影响ICMS传感器耐久性的主要因素,确定了ICMS传感器的加速腐蚀/老化耐久性试验的基本框架。
　　 2、预先臭氧对比试验证明,臭氧可明显加速现役飞机有机涂层的老化。确定了臭氧环境试验方法,完善了ICMS传感器的加速腐蚀/老化耐久性试验环境谱。
　　 3、加速腐蚀/老化试验表明,传感器导线焊点不牢、初始防腐不当以及固定导线的硅胶产生缝隙,是防腐涂层提前失效的主因。对暴露出来的问题加以改进,建立了ICMS传感器及其安装部位的防腐技术。
　　 4、采用本文建立的加速环境试验方法,能较好地加速再现实际飞机的腐蚀损伤特征和历程,验证了试验方法的合理性。
　　 5、以腐蚀程度对比为依据,计算了近似的腐蚀当量系数。采用本文提出的综合腐蚀防护技术,对安装在飞机结构的ICMS传感器进行保护,能够达到25年的日历寿命。
　　 6、在不同涂层防护状态和不同腐蚀时间内进行疲劳试验,研究了环境腐蚀对不同防腐状态下LC4铝合金模拟结构件疲劳寿命的影响,分析了腐蚀导致其疲劳寿命下降的原因。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 飞机结构安全问题

1.2 国内外结构健康监测技术

1.3 ICMS的工作原理

1.3.1 ICMS系统的构成

1.3.2 ICMS传感器监测裂纹的原理

1.4 ICMS传感器应用于实际结构的耐久性

1.5 本文研究的总体思路和主要内容

第2章 加速腐蚀/老化耐久性试验方法研究

2.1 引言

2.2 加速腐蚀/老化环境谱的编制依据

2.2.1 加速腐蚀环境谱的编制原则

2.2.2 加速腐蚀试验的技术要求

2.2.3 影响内部结构腐蚀/老化的主要因素

2.2.4 内部件加速试验环境谱的构成

2.3 臭氧对涂层的老化影响分析

2.4 预先探索性臭氧试验

2.4.1 试验方法

2.4.2 试验结果分析

2.5 臭氧反应的机理

2.6 加速腐蚀试验环境谱的建立

2.7 试件检测

2.8 试验设备

2.9 本章小结

第3章 ICMS传感器的保护技术研究

3.1 引言

3.2 综合防护措施第1阶段

3.2.1 试件的制备

3.2.2 安装ICMS传感器试件腐蚀防护方面的问题

3.2.3 安装ICMS传感器试件初始防护方案

3.2.3 试验方案论证

3.3 综合防护措施第2阶段

3.4 综合防护措施第3阶段

3.5 本章小结

第4章 腐蚀损伤当量关系及日历寿命的确定

4.1 引言

4.2 试件防腐涂层的形貌变化及观测

4.2.1 第1周期结束后涂层形貌的变化

4.2.2 第2周期结束后涂层形貌的变化

4.2.3 第3周期结束后涂层形貌的变化

4.2.4 第4周期结束后涂层形貌的变化

4.2.5 第5周期结束后涂层形貌的变化

4.3 传感器电阻值的变化

4.4 传感器功能考核试验

4.5 试件涂层色差的变化

4.6 加速老化/腐蚀试验与日历年当量关系的评估

4.6.1 腐蚀当量系数的确定方法

4.6.2 某型飞机左边条框

4.6.3 某型飞机中外翼对接螺栓

4.6.4 露天停放的某型飞机上半封闭结构

4.6.5 传感器日历寿命的确定

4.7 本章小结

第5章 腐蚀对传感器安装试件疲劳寿命的影响

5.1 引言

5.2 带中心孔LC4-CS试件S-N曲线的建立

5.2.1 母体中值所需的最少试件个数估计[45]

5.2.2 S-N曲线的绘制

5.3 疲劳对比试验

5.4 疲劳寿命下降的原因分析

5.4.1 涂层的防护机理

5.4.2 腐蚀介质对铝合金的腐蚀机理

5.4.3 腐蚀环境下试件疲劳寿命下降的原因分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢