航空结构断裂损伤评定

【类型】学位论文

【作者】杨龙 

【关键词】 离面约束因子T_s J积分 应力集中因子 三维断裂力学 厚度效应 应力强度因子

【摘要】当前工程界广泛应用的断裂理论主要是二维断裂力学理论,而实际工程结构的断裂往往具有明显的三维效应。结构强度研究必须从理想的平面理论假设向更加接近实际情况的三维理论发展,因此研究裂纹尖端的三维应力场和孔边的三维应力集中具有非常重要的意义。本文正是基于这一思想,结合某飞机部件损伤容限实验分析,利用Ⅰ-Ⅱ复合型三维断裂准则,采用有限元数值分析方法预测了该部件的剩余强度;同时运用三维缺口力学方法分析了双孔T型结构的孔边三维应力集中问题,以上工作取得了以下主要结论:1.分析了某航空连接件裂纹尖端的应力分量及相关断裂参数的三维分布特性,发现只有在J主导区内,各参数才能准确的描述裂纹尖端场,在这种复合载荷作用下离面约束因子Tz分布规律不同于其在纯Ⅰ型载荷时的分布。2.采用三维断裂理论,对航空连接件进行了剩余强度分析,所得结果比采用平面断裂理论更能准确的描述实验现象,这对下一步试验方案的确定起到了重要的指导作用。当裂纹位于a/B=3.5和a/B=4.5时,采用平面断裂理论得出结构早已破坏的错误结论,而采用三维理论却发现结构仍具有较大的剩余强度。3.分析了双孔T型结构的孔边三维应力集中问题,结果发现,孔两侧三维应力集中因子沿腹板厚度呈现完全不同的分布,在圆孔左侧应力集中系数从腹板下表边至上表面呈增大趋势,而孔右侧相反,从孔半径变化对腹板两自由表面上及厚度中截面上的应力集中的影响,可以看出孔半径越大,应力集中越严重,腹板中截面处的应力集中因子较表面上的值大25%左右。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】郭万林，佘崇民

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