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飞机用钛-钢搭接件腐蚀仿真预测与验证研究

表面技术 2018年第10期47卷 172-179页

作者：卞贵学陈跃良黄海亮张勇王安东张柱柱吴省均海军航空大学青岛校区山东青岛266041

目的通过有限元仿真,预测飞机用钛-钢搭接件腐蚀部位和腐蚀深度。方法采用动电位极化,测得温度为40℃、p H=4.0的5%NaCl溶液中TC18钛合金、30CrMnSiNi2A高强度钢和30CrMnSiNi2A镀锌钢三种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动... 详细信息

目的通过有限元仿真,预测飞机用钛-钢搭接件腐蚀部位和腐蚀深度。方法采用动电位极化,测得温度为40℃、p H=4.0的5%NaCl溶液中TC18钛合金、30CrMnSiNi2A高强度钢和30CrMnSiNi2A镀锌钢三种材料的极化曲线。以极化曲线及其拟合的电化学动力学参数作为边界条件,建立异种材料搭接件电偶腐蚀仿真模型。通过模型计算分别得到镀锌层完好和镀锌层完全破坏后的表面电位分布和局部电流密度分布,并与实验室腐蚀试验结果进行对比。结果腐蚀前期,镀锌钢紧固件表面优先发生腐蚀,表面镀锌层腐蚀从点蚀开始,并慢慢扩大,逐渐由局部腐蚀发展成均匀腐蚀;直到第5周期镀锌层基本完全破损,紧固件30CrMnSiNi2A基材裸露,30CrMnSiNi2A由初始时的阴极极性转变为阳极极性,并与TC18钛合金形成新的电偶对,腐蚀在钢板表面迅速扩展。将第3周期和第7周期腐蚀试验后搭接区的腐蚀形貌分别与镀锌层完好和镀锌层完全破损的仿真电位分布结果进行对比,可以看出,腐蚀形貌与低电位区的几何形状基本类似。根据法拉第定律,结合电流密度分布,预测腐蚀区域腐蚀深度,并与第3周期和第7周期腐蚀试验结果进行对比分析,结果发现,模型预测的腐蚀深度与第3周期和第7周期腐蚀试验结果相吻合。结论试验结果与仿真结果具有较好的一致性,从而证明了仿真模型的正确性。

关键词：电偶腐蚀腐蚀仿真搭接件异种金属腐蚀形貌局部电流密度分布电位分布

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飞机结构常见腐蚀形式仿真研究进展

航空学报 2021年第5期42卷 88-105页

作者：黄海亮陈跃良张柱柱张勇卞贵学王晨光海军航空大学青岛校区青岛266041 91206部队青岛266109

当前军用飞机环境适应性考核一般采用外场暴晒和实验室加速两种手段进行,但当结构设计发生改变时,往往需要重新进行考核试验,耗时耗力。腐蚀仿真运用有限元或边界元的数学手段,以电化学基础理论为依据能够在较短的时间内准确的预测腐蚀... 详细信息

当前军用飞机环境适应性考核一般采用外场暴晒和实验室加速两种手段进行,但当结构设计发生改变时,往往需要重新进行考核试验,耗时耗力。腐蚀仿真运用有限元或边界元的数学手段,以电化学基础理论为依据能够在较短的时间内准确的预测腐蚀结果,得到了国内外研究学者的青睐并在欧美等发达国家部分领域已经开始得到应用。首先重点分析了飞机常见腐蚀形式的国内外仿真研究现状,包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀以及应力作用下的腐蚀,在此基础上,对腐蚀仿真的基础理论进行了总结概述,针对目前较为成熟的腐蚀仿真商业软件进行了优缺点对比,最后提出了动界面追踪、多尺度多物理场腐蚀仿真模拟、腐蚀仿真规范化以及航空领域工程应用4个腐蚀仿真目前研究的难点,期望可以为腐蚀仿真的进一步探究提供方向性参考。

关键词：腐蚀仿真 Nernst-Planck 有限元边界元动界面

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多电极偶接对金属大气腐蚀影响的试验与仿真

航空学报 2018年第6期39卷 205-215页

作者：陈跃良黄海亮卞贵学张勇王晨光王安东海军航空大学青岛校区青岛266041

搭建薄液膜厚度测量与控制装置,采用微距参比电极后置法组建三电极体系,测量了厚度为100μm的3.5wt%NaCl液膜下2A12铝合金、TC18钛合金和30CrMnSiNi2A高强钢的极化曲线和耦合体系的电偶电流;建立了基于薄壳电流分布的Comsol腐蚀仿真模型... 详细信息

搭建薄液膜厚度测量与控制装置,采用微距参比电极后置法组建三电极体系,测量了厚度为100μm的3.5wt%NaCl液膜下2A12铝合金、TC18钛合金和30CrMnSiNi2A高强钢的极化曲线和耦合体系的电偶电流;建立了基于薄壳电流分布的Comsol腐蚀仿真模型,得到了100μm液膜下电极电位分布和电流密度分布图,通过对电极表面进行局部电流面积分计算得到了其电偶电流,对不同电极进行了面积的参数化扫描,讨论分析了不同面积比对于电偶电流的影响。结果表明:利用仿真模型得到的电偶电流值与试验值吻合较好,在2A12/30CrMnSiNi2A/TC18多电极体系中2A12充当阳极,TC18/30CrMnSiNi2A充当阴极,且阴阳极极性不随面积比的变化而发生转变,电偶电流主要集中在30CrMnSiNi2A与2A12之间,电偶电流与TC18面积呈线性关系,其对数与2A12和30CrMnSiNi2A面积的对数之间呈线性关系。利用建立的仿真模型对模拟搭接件大气腐蚀进行了仿真研究,仿真发现垫圈、2A12与30CrMnSiNi2A偶接接缝处及2A12与TC18偶接铆钉处电流密度分布更为集中,易发生腐蚀,与暴晒试验结果相符,说明该仿真模型对于多电极偶接的腐蚀分布具有很好的预测作用。

关键词：薄液膜多电极体系腐蚀仿真参数化扫描薄壳电流分布电偶腐蚀

航空电连接器海洋环境加速试验与腐蚀仿真研究

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装备环境工程 2021年第11期18卷 18-27页

作者：刘琦郁大照王琳许振晓程贤斌海军航空大学航空基础学院山东烟台264000 92279部队山东烟台264000

目的通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理。方法根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀... 详细信息

目的通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理。方法根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀、接触电阻、绝缘电阻和耐压强度的变化行为和机理研究。重点分析接触电阻变化原因,并基于水平集方法,建立插针插孔结合处的COMSOL有限元腐蚀仿真模型,模拟和验证接触件的腐蚀行为和机理。结果3种规格的电连接器均发生壳体腐蚀,但程度不同,其中不锈钢壳体电连接器壳体腐蚀最轻,但壳体内部金属卡圈腐蚀最严重,其接触电阻波动最大。所有电连接器的耐压强度和绝缘电阻均有明显减小。结论导致接触电阻增加的直接原因是插针和插孔结合处的毛细区内发生了严重腐蚀。有限元模型复现了腐蚀界面发展和腐蚀产物沉积过程。

关键词：电连接器海洋环境加速试验腐蚀仿真接触电阻 COMSOL

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船用B10海水管腐蚀仿真及防腐优化研究

船舶 2020年第5期31卷 121-125页

作者：孙启马云飞戴明城中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

为研究船用B10海水管系的腐蚀机理及防腐优化,借助COMSOL多物理场耦合评估软件,建立典型海水管系的腐蚀仿真模型,根据流速、流线、压力、氧浓度、腐蚀速度等的分布情况,发现流速对氧浓度分布影响较大并由此引起氧浓度差电偶腐蚀。针对... 详细信息

为研究船用B10海水管系的腐蚀机理及防腐优化,借助COMSOL多物理场耦合评估软件,建立典型海水管系的腐蚀仿真模型,根据流速、流线、压力、氧浓度、腐蚀速度等的分布情况,发现流速对氧浓度分布影响较大并由此引起氧浓度差电偶腐蚀。针对仿真计算中管路腐蚀的薄弱环节,提出适当增加弯头弯曲曲率、采用钢质直管段与B10管偶接阴极保护和设备前加装钢质波纹管等三种防腐优化措施,为船用B10海水管系的延长寿命提供解决方案。

关键词： B10海水管腐蚀机理腐蚀仿真防腐优化

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基于水平集的铝合金钝化膜破损腐蚀仿真研究

基于水平集的铝合金钝化膜破损腐蚀仿真研究

轴向应变埋地燃气管道直流杂散电流腐蚀影响规律仿真分析

2018第五届海洋材料与腐蚀防护大会暨海洋新材料及防护...

作者：陈跃良黄海亮张勇卞贵学海军航空大学青岛校区

构建了基于二次电流分布的comsol腐蚀仿真模型,通过预制钝化膜破损模拟了破损面积相等的情况下,不同数量破损点对于腐蚀扩展的影响,引入水平集追踪腐蚀界面的动态演化过程。结果表明:破损面积相等的情况下,破损点数量的增多,可以导致腐... 详细信息

构建了基于二次电流分布的comsol腐蚀仿真模型,通过预制钝化膜破损模拟了破损面积相等的情况下,不同数量破损点对于腐蚀扩展的影响,引入水平集追踪腐蚀界面的动态演化过程。结果表明:破损面积相等的情况下,破损点数量的增多,可以导致腐蚀横向扩展面积的增大,而对于腐蚀的纵向扩展影响较小;水平集能够很好的解决腐蚀大变形带来的不收敛问题。

关键词：钝化膜水平集腐蚀仿真

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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城市燃气 2022年第3期565卷 9-19页

作者：伏喜斌黄启斌杨阳闫福磊厦门市特种设备检验检测院集美大学轮机工程学院厦门市海洋腐蚀与智能防护材料重点实验室(集美大学)

本文采用数值模拟方法,对直流杂散电流和应力场耦合条件下埋地燃气管道涂层破损处的腐蚀电流密度分布规律进行研究。研究发现,应变水平、杂散电流大小、涂层缺陷大小和土壤电导率对燃气管线涂层破损处局部电流密度分布存在影响。其中,... 详细信息

本文采用数值模拟方法,对直流杂散电流和应力场耦合条件下埋地燃气管道涂层破损处的腐蚀电流密度分布规律进行研究。研究发现,应变水平、杂散电流大小、涂层缺陷大小和土壤电导率对燃气管线涂层破损处局部电流密度分布存在影响。其中,应变水平引起缺陷中心应力集中区发生塑性形变时,缺陷处局部电流密度分布呈现中间高两侧低的不均匀性;缺陷中心处电流密度随杂散电流和土壤电导率变大而增大,随涂层缺陷变大而减小。埋地燃气管道涂层破损处在杂散电流和应力耦合作用下,由于阳极电流密度集中,破损处中心位置极易发生局部腐蚀穿孔。

关键词：燃气管道应变杂散电流腐蚀仿真

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某型飞机结构件局部腐蚀仿真与试验验证

腐蚀与防护 2019年第7期40卷 523-529页

作者：张泰峰张勇黄海亮卞贵学海军航空大学青岛校区

采用7050铝合金、QAl10-4-4铜合金及Aermet100结构钢制作了某飞机结构模拟件,测试了三种材料的极化曲线,并以7050/QAl10-4-4/Aermet100极化曲线的插值函数作为边界条件构建了基于二次电流分布的Comsol有限元仿真模型,计算得到了三种金... 详细信息

采用7050铝合金、QAl10-4-4铜合金及Aermet100结构钢制作了某飞机结构模拟件,测试了三种材料的极化曲线,并以7050/QAl10-4-4/Aermet100极化曲线的插值函数作为边界条件构建了基于二次电流分布的Comsol有限元仿真模型,计算得到了三种金属两两耦接的电偶电流及耦合电位值,并与试验结果进行对照来调试模型,将调试好的模型应用于某型飞机结构件模拟件。结果表明:该模型能够较好地反映腐蚀发生的位置及腐蚀发生的先后顺序,可以为复杂结构件乃至整机的腐蚀仿真预测奠定基础。

关键词：腐蚀仿真飞机腐蚀 Comsol有限元仿真模型二次电流分布耦合电位电偶电流

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先进舰载战斗机腐蚀防护控制与日历寿命设计

航空学报 2021年第8期42卷 364-376页

作者：陈跃良陈亮卞贵学杨翔宁管宇张勇何刚海军航空大学青岛校区青岛266041 大连理工大学大连116024 航空工业沈阳飞机设计研究所沈阳110035

舰载战斗机是航母编队战斗力的重要组成部分,但由于其复杂恶劣的服役环境,舰载机腐蚀防护控制与日历寿命设计问题已经成为限制海军航空兵战斗力保持与提升的关键难题。腐蚀防护与控制应贯穿舰载机全寿命周期,本文以此为总体思路,首先系... 详细信息

舰载战斗机是航母编队战斗力的重要组成部分,但由于其复杂恶劣的服役环境,舰载机腐蚀防护控制与日历寿命设计问题已经成为限制海军航空兵战斗力保持与提升的关键难题。腐蚀防护与控制应贯穿舰载机全寿命周期,本文以此为总体思路,首先系统梳理了舰载机在综合设计、材料与涂料选择、制造与使用过程中腐蚀防护与控制的诸多要点与细节。然后针对舰载机日历寿命设计问题,在详述环境谱、加速谱编制原则、编制方法及基本构成的基础上,基于案例阐明腐蚀仿真技术是舰载机日历寿命设计的可靠高效手段,可为相关问题的后续研究提供创新思路。最后指出腐蚀监测是舰载机腐蚀防护控制过程中亟待解决的难题。

关键词：舰载机腐蚀防护日历寿命环境谱腐蚀仿真