基于有限元重合网格法的等大共面的三维表面裂纹交互因子研究

有限元重合网格法是一种发展中的简单、可行的多尺度有限元分析方法,文中将该方法扩展应用于分析三维线弹性断裂力学多裂纹问题.详细地介绍了有限元重合网格法在多裂纹问题中的基本原理,并以受远端均匀拉伸应力作用的含2个等大共面的半椭圆表面裂纹的有限宽有限厚板为例,用该方法计算分析三维多裂纹交互因子,同时详细讨论了结构几何参数、裂纹形状参数、相对裂纹位置和裂纹前沿位置对裂纹交互因子的影响.     

改进的三维虚拟裂纹闭合方法

改进了一种基于有限元技术分析三维裂纹应力强度因子的计算方法——虚拟裂纹闭合方法,称为改进的虚拟裂纹闭合方法.应用传统的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹体应力强度因子时,对有限元模型具有一定的要求,即过裂纹前缘的有限单元裂纹面必须具有相同的面积且对称.而应用文中改进的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹体应力强度因子时,裂纹前缘的裂纹面可以是任意形状.文中应用改进虚拟裂纹闭合方法,建立20结点等参元有限元模型,对三维表面裂纹应力强度因子进行了验证性的分析和讨论.通过与Newman解相比较,证明该方法适用性强且计算精度高.     

基于弹塑性有限元法的含多部位损伤(MSD)板剩余强度分析

文章采用非线性弹塑性分析方法进行多裂纹结构剩余强度分析,提出了通过选择结构的载荷响应从线性段到非线性段转折点来预测剩余强度的方法.应用该方法对多部位损伤2524 -T3铝合金平板结构进行了剩余强度的试验研究及预测,并与已有的表观断裂韧度kapp准则、净截面屈服准则、韧带屈服准则等失效准则预测进行了对比.结果表明,文中方法思路清晰,容易实现,适用于多种形式的含裂纹结构,并且预测的结果与试验结果吻合良好.     

有限元软件在飞机结构打样设计中的应用

针对飞机结构打样设计阶段缺乏全机有限元模型,无法快速对结构进行初步强度估算,在工程梁理论的基础上,充分利用静力等效原则及圣维南原理,有效使用有限元软件,提出一种合理、快捷、高效的有限元力学建模方法.算例及大量的工程实际应用表明:该方法效率高、实用性广,可以大大缩减飞机研制周期.     

双排交错铆钉连接对接结构裂纹尖端应力强度因子分析

双排交错铆钉连接对接结构是飞机进行损伤容限设计的重要结构件之一,其应力强度因子分析一直受到工程上的广泛关注。文中采用有限元方法,充分考虑不同开裂模式造成裂纹面上铆钉传力作用不同的特点,建立合理的铆钉传力模型,对双排交错铆钉对接结构进行裂尖应力强度因子分析,给出计算曲线。分析中讨论了裂纹垂直与平行于对接缝两种开裂模式以及单向与双向两种受载模式,并分析了铆钉特定传力作用下的柔度效应。所得计算结果及分析结论对飞机结构损伤容限设计具有直接参考价值。     

基于断裂力学理论的结构形状设计优化

采用生物算法对飞机结构中典型开口问题进行基于断裂力学理论的优化设计研究,将以往按照应力优化的思路发展为按照开口边缘应力强度因子优化,采用三次样条函数曲线模拟开口结构形状,以插值节点处的应力强度因子为优化目标,通过调整节点的位置实现优化目的.文中通过两个不同设计域下的算例的优化结果,表明按照文中方法进行结构形状优化,不仅能使整个开口边缘有均匀的应力强度因子,而且能使关键部位的应力强度因子大大降低.     

SN-Paris全寿命综合模型

基于SN材料疲劳寿命曲线和Paris裂纹扩展公式,发展了一种进行结构全寿命分析的模型,称为SN-Paris全寿命综合模型。SN-Paris全寿命综合模型是在经典损伤容限Paris公式的基础上,引入裂纹长度影响因子aS,结合SN试验曲线,得到一个可以进行结构全寿命分析的裂纹扩展寿命分析模型。裂纹长度影响因子分析中考虑了结构构型因子β的影响,因而该综合模型可以进行一般结构的全寿命分析。该模型分析结果在裂纹长度趋近于零时与结构疲劳寿命SN曲线吻合很好,在长裂纹时与结构裂纹扩展寿命Paris结果完全一致,模型合理,且具有很好的工程使用精度。模型所用参数都是现有的材料试验常数,没有引入新的材料常数,工程的应用简便。     

基于支持向量机回归的飞行载荷参数识别研究

飞行载荷参数识别是单机寿命监控中的重要技术,主要通过建立飞行参数与飞行载荷之间的转换关系,实现间接获取关键部位的载荷谱。针对飞行参数与飞行载荷之间非线性识别问题,结合飞机典型的机动动作,提出了一种改进的支持向量机回归(SVM-R)飞行载荷识别模型。该模型首先采用主成分分析缩减SVM-R模型输入,再利用交叉验证和遗传算法优化SVM-R模型设置参数,最后根据优化参数训练得到飞行载荷的SVM-R识别模型。通过在半滚机动动作下,飞行参数识别某一部位弯矩的实例分析,验证了优化改进的SVM-R模型对飞行载荷识别的最大残差可控制在实测载荷的20%以内,平均残差控制在实测载荷的3%以内,且优于未经优化的SVM-R模型。     

铆钉填充锪窝孔边角裂纹应力强度因子分析

采用工程有限元软件ANSYS建立含铆钉填充锪窝孔板有限元模型,计算了不含铆钉填充的锪窝孔边单侧扇形角裂纹、含铆钉填充净配合锪窝孔边单侧扇形角裂纹和含铆钉填充锪窝孔在不同干涉量下孔边单侧扇形角裂纹前缘的应力强度因子的值,分析了铆钉与锪窝孔干涉配合量对孔边裂纹前缘应力强度因子的影响规律,给出了铆钉与锪窝孔干涉配合时的最佳配合量及有效干涉量范围,为铆钉设计提供了参考数据和指导性建议,对于铆接结构设计具有重要的工程实用价值。     

飞机结构紧固件柔度影响因素分析

紧固件柔度是飞机连接部位的疲劳寿命重要影响因素,常常作为考虑飞机结构疲劳寿命模拟和分析的主要参数。本文在验证弹塑性有限元法计算紧固件柔度有效性的基础上,利用弹塑性有限元法对不同紧固件连接的单搭接结构进行仿真分析,并由仿真分析得出的紧固件细节的载荷位移曲线计算紧固件柔度。分析表明:扁圆头铆钉铆钉头越小柔度值越大;埋头铆钉柔度值相对于扁圆头铆钉有所增大,十字槽埋头螺栓柔度值相对于埋头铆钉稍有增大;过盈配合使紧固件柔度值大幅减小。