阳极氧化处理增强Al-Li合金胶接板剪切强度的机理

为揭示磷酸阳极氧化处理后Al-Li合金胶接接头剪切强度大幅度增强的机理,分别对其进行机械打磨和磷酸阳极化表面处理,并选用不同的分析仪器对表面处理后的Al-Li合金表面微观形貌、粗糙度、表面润湿性和表面自由能进行测试计算和分析。结果表明,机械打磨后仅在Al-Li合金表面留下纵横交错的沟槽,而磷酸阳极化处理后使得Al-Li合金表面产生了微观粗糙的多孔膜,增加了胶层与合金表面的接触面积,改善了胶质分布的均匀性;磷酸阳极化处理后Al-Li合金表面自由能明显提高,改善了粘接界面的润湿性能。两方面的共同作用,使得胶接界面的抗剪切能力大幅提高。     

基于扩展有限元模型的动态应力强度因子计算

为准确计算基于扩展有限元法（XFEM）的裂纹扩展模型中的应力强度因子,在ABAQUS软件中建立中心裂纹平板和三点弯曲的XFEM模型,采用相互作用积分法,通过用户子程序接口分别实现了Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式下裂纹扩展过程中应力强度因子的计算;研究了网格密度与积分半径对XFEM模型应力强度因子计算精度的影响规律,研究结果表明：当网格密度因子为0.012~0.016、相对积分半径为3时,应力强度因子收敛至稳定值,计算误差不超过3%。利用所提方法与程序计算了单边带孔疲劳裂纹扩展试样的动态应力强度因子,试验结果表明：基于Paris理论预测的剩余寿命与疲劳试验结果误差为5.3%,进一步验证了所提方法与程序的正确性。     

铝锂合金/FM94胶接接头内聚力模型参数识别

为了正确预测铝锂合金/FM94胶接接头的强度与失效特征,采用ABAQUS软件建立胶接接头的内聚力仿真模型. 针对内聚力模型关键参数的确定问题,利用材料力学和断裂力学相关理论推导I、II型断裂失效形式下断裂能的计算公式;通过实验测定FM94胶接铝锂合金标准双悬臂梁（I型失效）和三点弯曲试样（II型失效）的力-位移曲线,计算并确定不同失效模式下的内聚力模型参数;采用三角形内聚力理论模型和所确定的模型参数进行双悬臂梁标准试样、三点弯曲标准试样及单搭接接头的强度与断裂失效过程的数值仿真. 结果表明：仿真结果与实验数据较一致,在不同加载速率下断裂载荷最大误差为4.4%,断裂位移最大误差为3.8%,验证内聚力模型参数确定方法合理,模型参数正确.