１引言 对于承受循环载荷作用的构件，需要给出疲劳寿命指标。在估算其疲劳寿命时，材料的疲劳性能数据 是必需的。确定受腐蚀机件的疲劳寿命，同样需要材料在腐蚀损伤后的疲劳性能下降数据。由于影 响腐蚀的因素太多而且复杂，至今仍没有一种可以预测在复杂腐蚀环境介质下便于应用的腐蚀机件 疲劳日历寿命的方法。现有的研究如文献「１」等给出了不同材料在不同腐蚀介质下的腐蚀疲劳Ｓ ——Ｎ曲线，但这些数据大多是在试验机的模拟腐蚀条件的环境箱里做疲劳实验得到的。这样的数 据，①不能给出疲劳强度下降与日历时间的关系。②不能模拟材质老化。文献【２」给出了金属机 件腐蚀损伤线性累积计算方法，该方法描述了材料在多种介质环境下，多级使用温度一时间诺下的 累积腐蚀损伤，并认为当累积腐蚀损伤达到１时材料达到临界腐蚀寿命。这种计算模型只适用于结 构不受载或受恒载状态时的情况，没有把腐蚀环境与疲劳寿命联系起来。因此，对于结构在大气环境中长期放置后其疲劳性能下降多少仍不能解决。鉴于此，本文采用长时期地面存放的模拟试验方法来获取材料在大气环境腐蚀情况下的疲劳寿命数据，并根据疲劳Ｓ—Ｎ试验数据计算得到Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线。２试验 两种材料ＩＣ４ＣＳ和３（）ＣｒＭｎｓｉＮＱ，使用狗骨型平板疲劳试件。试件表面防护与飞机结构件相同（磷化，涂保护漆等）。试件存放于某环境试验站（距海岸３５０ｍ，海拔１２．３ｍ，湿热海洋气候），分别在存放０、ｌ、２、４。７、１０、１５年后做疲劳性能对比试验。施加 等幅载荷（表２和表３第１行）、应力比为０．０６。试验结果（
疲劳寿命）见表２和表３。３Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线的极大似然法估计早期测定Ｐ——Ｓ——Ｎ曲线常采用成组法，之后又有单点一成组法【’］。后者使用的试验件要少 得多。文献［４］采用更为节省试件的单点法来测定疲劳Ｐ一Ｓ——Ｎ曲线，且通过与极大似然法 估计的结果进行比较，发现它与前两种方法所测得的曲线相近。本文亦采用单点法，即在ｎ个不同 的应力水平ｓ．（＝ｌ，２，…，ｎ）下进行试验，每个应力水平使用一个试件，取相应的对数疲劳寿命ＩｎＮｔ为观测值。大量试验表明，中等寿命中值Ｓ——Ｎ曲线遵循如下关系 Ｎ（Ｓ－Ｓ。）”＝Ｃ（１）式中ｍ、Ｃ、Ｓ。为材料待定常数。对式（ｌ）两边取对数并令 Ｙ＝Ｉｎ Ｎ，Ｘ＝Ｉｎ（Ｓ－ Ｓ。），ａ＝Ｉｎ Ｃ，ｂ＝－ ｍ，于是得到线性关系 Ｙ＝ ａ＋ ｂＸ（２）使用数学模型 Ｙｉ＝ ａ＋ ｂＸ；＋。；回归观测数据（ｘ；，ｙ；）ｉ＝ｌ，２，，··，ｎ。。；一般服从正态分布Ｎ（０ ，小，且＊一＊，。ｊ卜０，一／，即。；和～相互独立。因而，＼服从正态分布Ｎ（ａ＋ｂＸｔ，巾，其概率密度函数为人人Ｊ一一７三７一ｅｘＰ Ｄ一工〕气人一ｃ一ＤＸｉ）ＤＵＪ 。／ＳＬ＿一”ＬＺＪｆ”。‘—一。·］、－． Ｖ ４７ｉｄ；—。ｉ研究发现［‘，’，‘］在大多数情况下，高应力水平下试样疲劳寿命分散性小于 低应力水平下试样疲劳寿命分散性，即试样疲劳寿命分散性与应力水平有一定的关系，通常假定。（Ｓ）与ＩｎＳ；成线性关系 。（别一。０ｎ＋ｇ（ｈ又一ｙｏ〕这里 ｙ。一千】 Ｉｎ Ｓ；处的。二。。，再令ｈ＝ １＋ ｇ（Ｉｎ Ｓ－ ｙｏ），那么时Ｓ）＝ ｈｅ。则式（３）化为 ｊ－（ｙ）＝ ～～ｅｘＰＩ－ Ｍ（ｙｉ－。－ ｂｘｉ厂 Ｄ（４） ／３ｋｈ。ｎ－“”‘ Ｚｈ：。８”“‘－。·Ｊ则对数似然函数Ｉｎ Ｌ（ａ，ｂ，。。，ｇ，ＳＯ）＝－（ｎｌＺ）Ｉｎ（２。）－ ｎ Ｉｎ（。。）－ ＼７１）。＼ ＶＴｈ ＼ ｙｉ一 Ｑ ＯＸ。 ｊ／。＼ ＞ｌｉｎ（人）一＞’上上一一＞７二二二（５） Ｍ”‘”ＭＺｈｔｏ：根据极大似然原理得到下列诸式 ８（Ｉｎ Ｌ）＿ ３（Ｉｎ Ｌ）＿ ８（Ｉｎ Ｌ） Ｍ＝０ Ｍ ＝＝０ Ｍ＝０ ａａ” ａｈ” ａａｎ” ８（Ｉｎ Ｌ）＿ ３（Ｉｎ Ｌ）＿ 二千二１＝０ Ｍ＝０（６） ｓｇ”ＳＳ。联立以上方程，采用数值计算，求出ａ、ｂ、。。、ｇ、Ｓ。的值。 由于 Ｙ服从正态分布Ｎ（ａ＋ ｂＸ，。‘（Ｓ》，则可推得 Ｉｎ Ｎｐ＝ Ｉｎ Ｎ＋ ｕｐ。（Ｓ）即 Ｉｎ Ｎｐ＝ Ｉｎ Ｎ＋ ｕｐ。。［ ｌ＋ ｇ（ Ｉｎ Ｓ－ ｙ。）］再将式（１）代人得 Ｎｒ（Ｓ、ＳＯ）”Ｓ ｃｙｆｕ）＝ＣｅｘＰ［（１－ｇｙ。）ｕＰ。。」这就是Ｐ——Ｓ——Ｎ曲线的表达式。求解该式 中各参量见表１（所有Ｓ。＝０）。５０％存活率的曲线见图１和图２。各应力水平下均值寿命和标准差的计算结果见表２和表３。４结论１）依据极大似然原理，对两种材料采用单点法疲劳试验，测定出大气环境腐蚀后疲劳Ｓ——Ｎ曲线是可行的。 ２）从图ｌ、图２、表２和表３中０、ｌ、２年的数据对比可以发现，两种材料在大气腐蚀环境中放 置若干时间后，其寿命均值普遍有所下降（除３０ＣｒＭｎｓｉＮＱＡ试件两个较高应力水平下计 算寿命略有增加外），但寿命分散性即对数寿命标准差增加了。也就是说寿命的变异系数随环境腐蚀日历年限的增长而增加。３）从表２中ｉｅ４ＣＳ试件２年与０年的寿命比和表３中３０ＣｒＭｎｓｉＮｉＺＡ试件２年与１ 年的寿命比可以看出，两种材料在大气环境腐蚀后，低应力水平下的疲劳寿命衰减量要比高应力下的多，即在相同的大气环境腐蚀时间下，随外加应力水平的降低，材料疲劳寿命的衰减量增加。因此，大气环境腐蚀后材料的疲劳寿命性能降低了。如果用常规疲劳性能数据（即０年的数据）去估算构件的疲劳日历寿命，而不考虑任何降低的话，会得出偏于危险的结论。LC4CS铝合金和30CrMnSiNi2A钢在大气环境预腐蚀后的疲劳曲线@王斌团$西北工业大学飞机工程系!西安710072
@杨庆雄$西北工业大学飞机工程系!西安710072疲劳日历寿命;;
大气环境腐蚀;;疲劳曲 线使用铝合金ＬＣ４ＣＳ和高强钢３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ作为模拟疲劳试验件，在大气腐蚀环 境中长期放置１～１５年后做疲劳试验，取得不同日历时间下的疲劳特性数据。本文给出０、１、 ２年的疲劳Ｓ——Ｎ数据，并采用极大似然原理测定出Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线。结果表明，大气环境腐蚀 后材料的疲劳寿命下降与日历时间有关。这些曲线是确定受腐蚀金属机件或构件疲劳日历寿命的依据。1航空工业部科学技术研究院.飞机结构腐蚀疲劳.北京:航空工业出 版社,1990.
2吕国志,童小燕.疲劳与断裂.北京:航空工业出版社,1998.
3诗松.可靠性统计.上海:华东师范大学出版社,1984.
4熊峻江.混饨疲劳与随机疲劳<博士学位论文>.北京:北京航空航天 大学,1995.
5北京航空材料研究所.航空金属材料疲劳性能手册.北京:北京航空 材料研究所,1981.
6廖敏.概率疲劳与概率断裂力学研究〔博士学位论文〕.西安:西北 工业大学,1993.
7高镇同疲劳应用统计学.北京:国防工业出版社,1986.材暧耄澳甑氖倜群捅恚持校常埃 茫颍停睿螅椋危椋冢潦约材暧耄蹦甑氖倜瓤梢钥闯觯街植牧显诖笃肪掣春螅陀αλ 较碌钠＠褪倜ゼ趿恳雀哂αο碌亩啵丛谙嗤拇笃肪掣词奔湎拢嫱饧佑αλ降慕档 停牧掀＠褪倜乃ゼ趿吭黾印?因此，大气环境腐蚀后材料的疲劳寿命性能降低了。如果用常规 疲劳性能数据（即０年的数据）去估算构件的疲劳日历寿命，而不考虑任何降低的话，会得出偏于危险的结论。LC4CS铝合金和30CrMnSiNi2A钢在大气环境预腐蚀后的疲劳曲线@王斌团$西北工业大学飞机工程系!西安710072
@杨庆雄$西北工业大学飞机工程系!西安710072疲劳日历寿命;;大气环境腐蚀;;疲劳曲 线使用铝合金ＬＣ４ＣＳ和高强钢３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ作为模拟疲劳试验件，在大气腐蚀环 境中长期放置１～１５年后做疲劳试验，取得不同日历时间下的疲劳特性数据。本文给出０、１、 ２年的疲劳Ｓ——Ｎ数据，并采用极大似然原理测定出Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线。结果表明，大气环境腐蚀 后材料的疲劳寿命下降与日历时间有关。这些曲线是确定受腐蚀金属机件或构件疲劳日历寿命的依据。1航空工业部科学技术研究院.飞机结构腐蚀疲劳.北京:航空工业出 版社,1990.
2吕国志,童小燕.疲劳与断裂.北京:航空工业出版社,1998.
3诗松.可靠性统计.上海:华东师范大学出版社,1984.
4熊峻江.混饨疲劳与随机疲劳<博士学位论文>.北京:北京航空航天 大学,1995.
5北京航空材料研究所.航空金属材料疲劳性能手册.北京:北京航空 材料研究所,1981.
6廖敏.概率疲劳与概率断裂力学研究〔博士学位论文〕.西安:西北 工业大学,1993.
7高镇同疲劳应用统计学.北京:国防工业出版社,1986.