腐蚀环境下飞机结构疲劳全寿命评估模型

腐蚀环境作用下飞机结构疲劳全寿命评定是飞机结构疲劳断裂分析技术发展的趋势。介绍结构疲劳全寿命的研究现状,在此基础上提出基于不连续状态腐蚀与疲劳交互作用下飞机结构的全寿命评估模型。该模型能将环境影响下的点腐、剥蚀的演化不连续状态(evolving discontinuity state,EDS)纳入全寿命分析框架中。模型的构建能为飞机结构腐蚀疲劳全寿命评定提供技术支持。最后,对全寿命模型的进一步研究提出建议。     

腐蚀环境对飞机梁结构连接件疲劳寿命和裂纹扩展的影响

借助腐蚀环境谱与疲劳载荷谱交替作用来模拟沿海飞机停放-飞行-停放过程。以飞机梁结构连接件的下壁板为主要研究对象,采用标记载荷法和详细目视检测法监测其裂纹的扩展状况,并采用GE5显微镜观测断口形貌。分析了腐蚀环境对梁结构连接件疲劳寿命与裂纹扩展的影响。试验结果表明:在形成穿透裂纹的初始阶段,试验件受到表面的防护漆以及连接处的密封胶保护,腐蚀环境在该阶段对梁结构连接件的疲劳寿命影响不明显,与非腐蚀试验相比, 该阶段的寿命仅缩短了5.5％;在穿透裂纹的扩展阶段,腐蚀环境加速了穿透裂纹的扩展过程,同时还加剧了穿透裂纹扩展过程的分散性,与非腐蚀试验相比,穿透裂纹的扩展寿命缩短了23.1％。     

腐蚀条件下结构耐久性分析的经济寿命修正方法

为进行腐蚀条件下飞机结构耐久性分析,考虑地面停放预腐蚀和空中飞行腐蚀疲劳的影响,提出经济寿命腐蚀影响系数,将腐蚀条件下的飞行小时数向室温大气环境进行等损伤折算,修正室温大气环境下的经济寿命评定结论得到腐蚀条件下的经济寿命,简化腐蚀条件下结构耐久性分析过程.并通过与腐蚀条件下概率断裂力学方法的对比,验证该方法的适用性.     

结构随机振动疲劳寿命估算的样本法

提出了一种结构随机振动疲劳寿命估算的样本法,通过该样本法能够处理在频域内用谱密度描述的宽带随机振动载荷的情况。利用该样本法,首先将频域内的随机振动载荷信号通过抽样使其转换为时域信号;然后用有限元法计算结构危险点的应力谱,再采用变程法过滤掉小载荷而获得危险点的应力谱;最后用传统的疲劳寿命估算方法进行寿命估算,获得危险点疲劳寿命的均值和方差。算例结果表明,采用样本法获得的预测结果与试验值吻合得很好。     

应用多体有限元混合法对复杂结构疲劳寿命仿真

利用多体-有限元混合法对复杂结构进行有效的疲劳寿命预测.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在大型结构上的时变边界条件和动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用有限元准静态应力/应变分析技术产生结构应力发生的危险区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力分布、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论,最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤预测和最终寿命估计.     

孔蚀对飞机结构静强度影响规律研究

讨论不同服役年限下,不同腐蚀坑深度、腐蚀坑间距对飞机前梁静强度的影响规律,给出某一腐蚀条件下机翼前梁静强度下降规律.     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

某型飞机关键结构模拟件疲劳寿命研究

通过应变测量摸清某型飞机关键结构模拟件的疲劳危险部位及严重的受力状态,通过疲劳试验获得疲劳危险部位的裂纹扩展数据,提出了推断疲劳裂纹起始寿命的工程方法.     

飞机多层结构中裂纹的定量检测及分类识别

对飞机机身多层结构中的缺陷进行定量检测是无损检测领域的一个难点,脉冲涡流是目前有效的能对这种类型缺陷进行定量检测的技术。采用时频分析的方法实现了对飞机结构中出现的裂纹的定量检测。针对脉冲涡流在裂纹分类中存在的识别正确率较低的问题,提出一种新的称为频谱分离点的缺陷识别方法,提高了缺陷分类识别的正确率,理论分析与试验结果相一致,验证了所采用方法的正确性。     

某机中央翼下壁板疲劳裂纹扩展寿命估算

为评估某型飞机中央翼下壁板萌生疲劳裂纹后的使用安全性,进行结构模拟件疲劳试验,并利用AFGROW软件对其疲劳裂纹的扩展寿命进行估算,与试验结果进行对比,初步确定出该部位裂纹扩展速率,为裂纹故障部位的修理提供参考依据.     

飞行器热结构细节应力分析与设计技术研究

针对装有钛合金传感器的C/C复合材料头锥结构,建立包括总体-次级-局部的多级有限元模型,进行细节应力分析技术研究.总体模型中采用较粗的有限元网格,进行初步计算,获得结构的热应力分布趋势和总体应力水平;次级模型中对局部模型的边界条件进行模拟计算,效果较好;局部模型中对细节结构进行精细建模,并采用非线性接触算法获得细节部位弹塑性热应力,与试验结果相符;还对间隙设计进行初步探讨,确定其在0.01 mm量级时能大大降低热接触应力,在进一步的结构设计中具有较好的借鉴作用与指导意义.所用计算软件为ANSYS.     

断裂力学和有限元法在疲劳磨损研究中的应用

综述了近年来国外应用断裂力学和有限元法研究疲劳磨损的进展和现状。主要评述了以线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学理论为基础,借助于有限元法分析疲劳裂纹的萌生、裂纹的扩展方向和扩展速率,以及疲劳磨损机理的热一机械耦合应力分析方法,目前疲劳磨损的研究主要集中于应用断裂力学建立恰当的磨损模型,用有限元法进行参数定量计算和疲劳裂纹行为的数值模拟,但关键问题在于确定合理的有限元分析模型,最后探讨了今后研究的方向。     

基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命

采用Ansys有限元软件对方足微动桥/平面试样接触状态进行分析,确定试样微动接触面上应力场分布和接触面三区(黏着区、滑移区、张开区)分布特征,分析接触面上接触状态随外加交变载荷的变化规律,在此基础上改进微动疲劳(fretting fatigue,FF)寿命估算的裂纹比拟法(crack analogue method,CAM)。选取不同水平的循环载荷及不同名义接触压力对Ti811钛合金试样在350℃下进行微动疲劳试验,验证改进裂纹比拟法(modified crack analogue method,MCAM)的准确性。结果表明,微动疲劳中接触面压应力与剪应力在黏/滑交界区存在突变,张应力幅在滑移/张开分界处达到最大值,裂纹易在此萌生并扩展。改进的裂纹比拟法估算值与实验结果取得良好的一致性。     

断裂力学分析的奇异有限元法研究综述

奇异有限元法是一种适用于大型复杂结构断裂分析的有效数值方法.从单元构造方式角度综述奇异有限元法的研究进展和应用情况,分析和总结位移型奇异单元、移动边中节点构造的奇异单元、应力型奇异单元等几种主要类型奇异裂纹单元的特点,并评价它们在工程应用方面的优劣,提出奇异有限元法未来发展可深入研究的方向以及其广阔的工程应用前景.