含接触问题多孔连接结构的多裂纹裂尖应力强度因子研究

多孔多裂纹损伤结构的安全问题是当今航空工程中非常关注且亟待解决的问题,特别是对其断裂特性及裂尖应力强度因子的研究,从分析方法到数据结果都十分缺乏。文中运用考虑销钉与结构板件间接触的有限元分析方法,建立合理的计算模型,为多孔多裂纹裂尖应力强度因子提供可靠、可行的分析途径。通过大量计算,给出典型多孔结构多裂纹应力强度因子计算结果曲线及图表,分析其相互影响规律及破坏特性,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。     

含多个穿透裂纹的多孔紧固件传载结构裂尖应力强度因子研究

多孔多裂纹紧固件传载结构的安全问题是当今航空界中广泛关注的问题之一.文中通过采用销钉和平板间接触的有限元方法,建立含单裂纹单孔、含单裂纹的串联双孔、含双裂纹的串联双孔、含四裂纹的串联双孔、含双裂纹的并联双孔和含四裂纹的并联双孔紧固件传载结构等六种计算模型,对计算模型的裂纹尖端应力强度因子进行计算.通过大量计算,给出典型的串联多孔多裂纹连接结构和并联多孔多裂纹连接结构应力强度因子计算结果曲线,分析其相互影响规律和原因,计算结果和结论可以作为该类结构损伤容限设计的参考依据.     

含裂铆接搭接板应力强度因子分析方法

针对工程中广泛存在的铆接搭接结构断裂问题，充分考虑搭接板裂纹通过铆钉后铆钉继续传力的特点，利用位移连续条件，提出裂尖应力强度因子有限元分析模型。计算典型铆接搭接结构应力强度因子曲线，分析所提模型及其计算结果的合理性、正确性。提出的计算方法为铆接搭接结构应力强度因子提供了便捷、有效的分析手段，所得结果可供工程结构损伤容限分析时参考。     

整体加肋板裂纹扩展特性分析

对整体加肋板进行了疲劳裂纹扩展试验,分析了结构疲劳裂纹扩展的基本特性及规律,讨论了应力强度因子工程计算方法,为整体加肋板的损伤容限评定及设计提供了依据。     

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.     

含纵向裂纹机身壁板损伤容限性能试验与分析

对民用飞机含纵向裂纹机身加筋壁板在增压和轴向拉伸联合载荷作用下进行损伤容限试验和数值仿真分析。通过试验深入研究了机身壁板的裂纹扩展规律和剩余强度特性,借助Ansys有限元软件计算了不同裂纹长度下的应力强度因子,对裂纹扩展寿命进行了预测,基于线弹性断裂力学给出了剩余强度特征曲线,并进行了试验结果和计算分析的对比。研究结果表明:数值分析与试验结果吻合良好,可为机身壁板损伤容限设计及评定提供依据。     

有限板多孔MSD的应力强度因子计算

首先阐明组合法求解有限板多孔MSD( multiple site damage)应力强度因子的基本原理,然后就组合法运用中比较难以解决的多孔边裂纹间的修正系数问题,提出一种基于复变函数法的有效解决方法.将完善后的组合法应用于有限板多孔MSD应力强度因子的求解,计算某型飞机典型铆接壁板无主裂纹和含主裂纹两种情况的数值算例.通过与有限元结果的比较可知,该方法的计算结果精确、可靠,计算过程简单、易行.提出的近似解析方法能很好地应用于任意分布的有限板多孔MSD裂纹结构,在工程断裂问题中有较好的应用价值.     

埋头紧固件椭圆形表面裂纹应力强度因子的三维有限元分析

采用裂端为 2 0节点奇异单元的三维有限元模型 ,对工程中常见的 90°、10 0°、12 0°埋头紧固件埋头部分与直杆部分相交处的表面裂纹 ,以及直圆杆表面裂纹的应力强度因子进行了计算分析。给出了圆直杆以及 90°、10 0°、12 0°埋头紧固件椭圆形表面裂纹的应力强度因子拟合公式。研究结果表明 ,本文的应力强度因子计算方法和计算结果是有效的。本文的工作可为埋头紧固件的损伤容限分析提供应力强度因子。     

一种求解多孔边裂纹板应力强度因子的解析方法!

介绍了一种求解多孔边裂纹板应力强度因子的解析方法,首先利用复变函数的性质求解应力函数,然后结合复变应力函数的近似迭加法计算应力强度因子。该方法在计算过程上相比传统的一些解析方法简化了许多繁琐的步骤,通过与有限元结果的比较可知,解析计算结果精确、可靠。这种求解应力强度因子的解析方法能够很好地应用于无限板上共线任意分布的多孔边裂纹结构,在工程断裂问题中有潜在的应用价值。     

共线多孔边对称裂纹板的应力强度因子计算

阐明了复变应力函数方法及其近似迭加法的基本原理,并将其应用于无限板共线多裂纹应力强度因子的求解上,结合局部修正因子法得到共线多孔边对称裂纹板的应力强度因子,并利用此种方法计算了无限板共线双孔、三孔和四孔对称裂纹情况的数值算例.将计算结果与有限元结果比较可知,该计算结果精确、可靠,而且计算过程相对简单,易操作.因此,该解析方法能很好的解决无限板上对称分布与非对称分布的共线多孔对称裂纹问题,值得在工程断裂问题中得到推广.     

一种多裂纹应力强度因子计算的新方法

提出一种多裂纹应力强度因子计算的新方法--复合法(亦称修正系数相乘法),该方法的目的是为了建立一种多裂纹结构复杂应力强度因子的简单计算方法.该方法是根据不同结构承受相同载荷,其应力强度因子用相乘原理,且多裂纹结构可以分解为若干简单情况.实际上,这种方法是多裂纹应力强度因子的修正系数由各简单情况的修正系数相乘得到.文中给出三个计算例题,用组合法和复合法进行计算比较.计算结果表明,复合法计算更简单、方便和直接,两种方法计算得到的结果非常接近.     

加筋板广布疲劳损伤的剩余强度分析

给出加筋板广布疲劳损伤的两种损伤类型和两个剩余强度判据,剩余强度判据是净截面塑性区屈服判据和裂尖韧带屈服判据.给出蒙皮带有多裂纹和蒙皮带有多裂纹且桁条也带有裂纹时应力强度因子的近似工程估算方法.文中也给出加筋板含多裂纹时剩余强度净截面塑性区屈服判据和裂尖韧带屈服判据的表达式及塑性区尺寸估算方法.对三种损伤的加筋板进行剩余强度试验,指出多裂纹尤其是桁条也带裂纹时剩余强度降低较多.用上述两种判据进行加筋板广布疲劳损伤剩余强度预测,预测结果和试验结果比较符合.     

一种加筋板多裂纹应力强度因子的试验验证方法

给出一种加筋板多裂纹应力强度因子试验验证方法,是基于等幅载荷下裂纹扩展速率反推得到的.该方法不仅能确定复杂问题的应力强度因子,而且能验证确定加筋板多裂纹应力强度因子的类比法.进行LY12CZ铝合金加筋板多裂纹裂纹扩展试验,给出试验验证反推应力强度因子的方法及过程.并给出用类比法近似计算的结果和试验验证结果及平均值.同时也指出这一方法可解决复杂问题应力强度因子的确定,但裂纹扩展速率存在一定的分散性.得到的结果表明试验验证方法和类比法对于确定加筋板多裂纹应力强度因子是可用的.     

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。     

一种求解复杂结构三维裂纹应力强度因子的工程方法--推广的片条合成法

以现有的片条合成法为基础,发展了一种可用于计算含复杂边界条件结构的三维裂纹应力强度因子的方法———推广的片条合成法,推导了相应的位移协调公式。应用推广的片条合成法,对一般结构表面裂纹的裂尖应力强度因子进行了验证性的分析和讨论,计算结果与Newman解进行对比,趋势合理、精度完全满足工程要求;同时,计算了具有复杂边界的凸台结构表面裂纹的裂尖应力强度因子,给出可供工程参考的结果和结论。     

非对称斜耳片钉孔单边穿透裂纹应力强度因子计算研究

运用ANSYS软件建立非对称斜耳片受纵向拉载的平面有限元计算模型,在耳孔面上施加符合真实受载情况的余弦分布载荷;通过分析耳片量纲一裂纹长度a/R1、外内径比R2/R1、耳孔内径R1、裂纹斜切角β1和β2等参数对应力强度因子值的影响规律,拟合得到非对称斜耳片受纵向拉载的耳孔单边穿透裂纹尖端应力强度因子表达式;开展含不同孔边裂纹长度的非对称斜耳片剩余强度试验,将采用此方法计算得到的各试验件断裂时的临界应力强度因子值与试验数据进行对比,结果表明,拟合得到的应力强度因子表达式具有较高的计算精度;此计算方法同样适用于其他形式耳片结构,从而为工程上对飞机典型耳片结构的损伤容限设计与评估工作提供参考。     

飞机典型复杂结构三维裂纹应力强度因子的片条合成法求解

通过片条合成法的推广使用 ,计算出耳片厚板凸台两种工程典型复杂结构三维裂纹的裂尖应力强度因子 ,得出有工程实用价值的计算公式、结果及结论     

Investigation of constantly and transiently propagating cracks in functionally graded materials by dynamic photoelasticity

In this study, the stress intensity factors (SIFs) for steady and transient propagation of cracks in transparent homogeneous functionally graded materials were analyzed by using the photoelasticity technique. The fracture analysis was carried out for the cracks propagating from a region with high elasticity towards low elasticity, as well as the cracks propagating from a region with low elasticity towards high elasticity. The analysis includes cracks propagating (1) at an almost steady speed, and (2) with the rapid increase, followed by a decrease in speed. For cracks with almost constant velocity, the SIFs were greater when a crack started from a high elasticity region, as compared to the cracks which initiated from a low elasticity region. For cracks propagating with rapid acceleration and deceleration, when the strain energy accumulated in the material due to an increase in load or stress was released at the moment of crack propagation, the SIF was momentarily lowered by approximately 45 %–50 % of the static SIF(before crack initiation), which subsequently increases by approximately 30 % eventually, the crack acceleration approaches nearly zero; the SIF decreases and increases respectively as the crack propagates in a material with decreasing and increasing modulus of elasticity.