多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。     

一种确定有效应力强度因子ΔK_(eff)的解析模型

通过对疲劳裂纹尖端应力－应变的分析，提出了一种新的ΔＫｅｆｆ的定义，给出了确定ΔＫｅｆｆ的解析模型。将其应用于不同材料数据的分析，结果表明，该模型能够很好地描述疲劳裂纹的闭合效应，并能够给出裂尖附近的应力－应变响应，从而为更加合理地分析疲劳裂纹的扩展提供了重要的依据。     

碳/环氧树脂复合材料应变率效应的实验研究

选择两种铺设方式( _S和 _S)的T300/Epoxy(炭纤维/环氧树脂)层合板, 利用MTS试验机以及Hopkinson拉伸杆分别对其进行了准静态拉伸试验(应变率为10-5~10-4 s-1)、 中应变率拉伸试验(应变率为100 ~101s-1)和高速冲击拉伸试验(应变率为102~104s-1)。静态、 动态实验的试件形状及尺寸均相同。获得了不同应变率加载条件下T300/Epoxy的应力-应变曲线。基于所获得的应力-应变曲线, 讨论了应变率对炭纤维增强复合材料力学性能的影响。研究结果表明: 复合材料T300/Epoxy是应变率相关的材料; 层合板的铺设方向对其应变率效应有着显著的影响; 随着应变率的增加, 材料的强度及弹性模量有较大程度的提高, 但破坏应变有所降低。通过对试验结果的数据拟合, 提出了材料应变率相关的动态本构模型。      

民用飞机客舱地板下部吸能结构坠撞特性评估

先对民用飞机客舱地板下部结构进行了坠撞响应分析,获得了该结构的原始坠撞特性;通过对结构变形模式及各个部件对撞击能量耗散情况的分析,提出了提高结构吸能特性的具体措施。数值仿真结果表明:该措施可有效控制结构的变形模式及降低初始接触刚度,提高了结构的吸能特性。制造了一个典型机身下部吸能结构试验件,并进行了垂直坠撞试验。试验结果与仿真分析结果存在较大偏差。通过对试验结果的分析,发现了仿真模型中一些被忽略的细节以及试验件制造过程中的工艺细节等是引起偏差的主要原因。通过对模型的修正,分析结果与试验结果吻合较好。     

一种基于裂尖损伤区的裂纹扩展模型

提出了“裂尖损伤区”的概念,通过解析闭合模型对裂尖损伤区的应力应变历程进行了分析,应用累积损伤理论建立了一个用于分析变幅载荷下疲劳裂纹扩展寿命的模型。应用本模型计算了不同载荷谱下的裂纹扩展寿命,通过与试验结果的比较,表明本文的方法具有精度高、经济实用的特点,适合工程应用。