含多处损伤多孔铆接加筋板应力强度因子研究

多孔多损伤(multiple site damage,MSD)加筋结构的损伤容限评定,特别是MSD裂纹应力强度因子(stress inten sity factor,SIF)的精确求解是当今航空工程中亟待解决的问题.文中采用铆钉的两种表现形式(常规2D元和简化的弹簧元)的组合方式,建立含MSD多铆钉多筋条加筋平板结构的有限元模型,通过计算得到加筋板不同损伤模式下SIF随裂纹扩展历程变化规律的曲线,与已有的文献比较表明,本文数值结果精确、方法可靠,即不同长度裂纹的SIF计算可有效地通过FIRANC2D/L软件的裂纹扩展功能实现;同时分析MSD、腐蚀损伤、铆钉与孔间的干涉配合、铆钉材料及直径和筋条刚度等因素对SIF的影响规律,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据.     

老龄飞机多部位损伤结构的剩余强度研究

对老龄飞机的多部位损伤壁板进行剩余强度估算时,应同时考虑裂纹间的相互影响和裂纹的扩展问题。基于Dugdale型裂纹的Swift连通准则,结合扯裂断裂准则,论文提出了应用应力函数交互迭代方法来研究MSD壁板的剩余强度问题,并做了算例阐明。本文所提方法的分析结果与试验值相比平均相对误差和标准差分别为-1.46%和0.069,符合得较好。     

拆除铆钉法在飞机结构修理中的应用与探讨

介绍了飞机翼梁损伤试验,针对试验中蒙皮孔边早期出现疑似可检裂纹可能导致试验无法正常进行的情况,提出了拆除裂纹孔边铆钉的方法达到延缓裂纹扩展的目的。通过有限元分析软件,建立含裂纹结构应力强度计算模型,研究了拆除铆钉法在飞机整体翼梁损伤容限试验中的具体应用,通过静强度理论及断裂力学理论分析,对蒙皮孔边铆钉孔的受力状态、临界裂纹长度、疲劳寿命进行计算,指出拆除铆钉法本质是通过疲劳危险部位的逐渐转移来延长结构的疲劳寿命。给出的理论分析方法,可供飞机结构设计及修理参考。     

多处损伤的疲劳裂纹扩展分析方法研究

多处损伤(multiple site damage，MSD)是影响老龄飞机结构完整性的重要因素之一。文中以线弹性断裂力学为基础，将应力强度因子组合模型、裂纹连通准则、断裂准则以及MSD扩展中相关性处理综合在一起，建立一种等幅载荷谱下MSD裂纹扩展分析方法，并用所编程序对三种典型MSD模式的扩展与断裂过程进行计算分析。结果表明，寿命预测结果与试验结果吻合很好。     

老龄飞机MSD结构剩余强度评定技术

讨论了多部位损伤(MSD)对结构安全性的影响和MSD结构安全性评定所赋予的新内容。通过等距等长共线孔孔边裂纹平板和等距等长共线裂纹平板的剩余强度计算,研究分析了MSD结构剩余强度评定中裂纹之间的相互作用、材料塑性、裂纹连通准则和破坏准则等关键技术。     

加筋板多处损伤疲劳裂纹扩展研究

给出加筋板多处损伤裂纹扩展的预测计算和试验,其目的是研究飞机真实结构--加筋板多裂纹扩展的预测计算方法.用Walker裂纹扩展方程和Willenborg-Chang裂纹扩展模型为根据,并在每个载荷循环都考虑裂纹之间的相互影响.用循环接循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸.文中给出典型随机谱下加筋板多裂纹扩展计算预测,并给出初始裂纹和剩余强度载荷的改变对临界裂纹尺寸和扩展寿命的影响,也给出在恒幅谱及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验以及试验与计算的比较.     

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。     

飞机典型连接结构多位置损伤实验设计及验证

适航要求飞机设计商需评定广布疲劳损伤(WFD)建立有效性限制(LOV),以保证飞机服役期间结构不会发生WFD而导致灾难性事故.采用三维有限元分析多位置损伤(MSD)敏感结构,通过优化试样尺寸、合理选择铆钉和螺钉,设计了搭接、对接两类共线8孔铆钉连接结构,使得同排共线孔孔边具有相似应力分布特征且偏心弯曲小,能够随机萌生疲劳裂纹.通过实验验证了这些结构疲劳实验均随机萌生多裂纹,并给出了这两类典型飞机连接结构的多位置损伤实验裂纹萌生和结构失效寿命的平均行为.     

基于Abaqus二次开发的机身开口损伤容限分析

机身结构需要承受由飞行条件引起的机身剪力和弯曲力,以及由座舱压力引起的环向张力和纵向张力,开口损伤可能会逐渐形成裂纹并给飞机带来致命的影响。采用Python脚本语言对Abaqus进行二次开发,实现三维复合裂纹的参数化建模、自动扩展模拟和损伤容限评估,使整个裂纹扩展分析过程更加快速、方便和高效。然后对某运输机机身开口实际模型案例进行研究,预测裂纹扩展方向、输出裂纹扩展轨迹和应力强度因子,计算裂纹扩展寿命、剩余强度和检修周期。结果显示加强结构附近剩余强度可能发生不减反增的现象。为开口结构设计和检修提供参考及指导,具有一定工程意义。     

基于Abaqus二次开发的机身开口损伤容限分析

机身结构需要承受由飞行条件引起的机身剪力和弯曲力,以及由座舱压力引起的环向张力和纵向张力,开口损伤可能会逐渐形成裂纹并给飞机带来致命的影响。采用Python脚本语言对Abaqus进行二次开发,实现三维复合裂纹的参数化建模、自动扩展模拟和损伤容限评估,使整个裂纹扩展分析过程更加快速、方便和高效。然后对某运输机机身开口实际模型案例进行研究,预测裂纹扩展方向、输出裂纹扩展轨迹和应力强度因子,计算裂纹扩展寿命、剩余强度和检修周期。结果显示加强结构附近剩余强度可能发生不减反增的现象。为开口结构设计和检修提供参考及指导,具有一定工程意义。     

氢对裂纹尖端塑性变形及裂纹扩展影响的TEM观察

利用透射电镜原位动态拉伸方法观察、分析氢对裂纹尖端塑性变形及裂纹扩展过程的影响。结果表明，氢促进裂纹尖端的局部塑性变形，改变裂纹扩展方式，并使裂纹以“Ｚ”字型的途径扩展。     

铸铁黏聚裂纹的张开位移与应力分布

对于含缺陷材料结构的强度,以裂纹为主要特征的断裂力学是其力学行为分析的有效途径,裂纹扩展过程区能被简化成具有黏聚力的裂纹段。为探讨带切口的铸铁裂纹发展规律及黏聚裂纹张开位移与黏聚应力的本构关系,对8种不同切口尺寸的铸铁梁进行三点弯曲加载实验,通过应变计电测跟踪测试,得到预制裂纹端部的张开位移随载荷变化曲线。由确定黏聚裂纹张开位移与黏聚应力分布的解析方法,计算得到该材料黏聚裂纹张开位移及与应力的本构关系。计算预制裂纹尖端张开位移与应变计测试结果基本符合。     

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。     

三维多裂纹应力强度因子的有限元分析

多处损伤和广泛分布疲劳损伤是影响军用老化飞机结构完整性的主要因素之一。三维裂纹前缘应力应变场很复杂 ,除个别理想情况外 ,绝大部分迄今为止无解析解。采用三维 2 0节点等参单元 ,运用ANSYS软件 ,对含半椭圆裂纹的半无限大体进行有限元分析 ,得到裂纹前缘各点的应力强度因子 ,通过对计算结果的分析 ,讨论裂纹长度、裂纹间距比、裂纹前缘位置对应力强度因子的影响以及多裂纹之间的相互影响 ,计算结果和手册的理论值比较表明 ,数值结果准确、方法可行     

APPLICATION OF SINTAP TO THE SAFETY ASSESSMENT OF X65 PIPELINE STEEL

0 INTRODUCTIONFlaw assessment concepts based on fracture mechanics arebeing increasingly used in industrial regulations and standards. Aconsiderable number of guidelines and procedures are availablewhich are partly based on each other but also exhibit sig…     

Study of dynamic crack propagation in 3PB steel specimens loaded by impact

Crack propagation in ductile steel was investigated using impact-loaded three-point bending (3PB) specimens. Results from experiments and numerical simulations were compared. The specimens were 320 × 75 mm by 10 mm thick. A new 3PB specimen design with reduced width at the ends was developed to avoid the influence of uncertain boundary conditions at the impact heads. One static and two dynamic tests with impact velocities of 30.2 and 45.2 m/s were performed. High-speed photography was used to obtain crack growth and crack tip opening displacement data. Moiré interference patterns were used to directly measure the relative rotation of the two specimen halves. Shear lip fracture surfaces were obtained for all three loading conditions. The experiments indicated no, or only a slight, loading rate influence on the crack propagation.     

Charpy裂纹体的冲击响应与动态断裂韧度

采用动态弹塑性有限元法分析了Ｃｈａｒｐｙ裂纹试样在动态加载下的冲击响应。分析结果表明：在一般冲击实验机的加载速度下，惯性力对裂纹尖端的Ｊ积分影响不大。实际中，只要对示波冲击测得的载荷－时间曲线进行数字滤波处理，动态Ｊ积分可按准静态加载下的Ｊ积分计算公式计算。另外，实验表明：裂纹尖端应变片法可很好地测得冲击加载下裂纹的启裂点