铆钉孔边裂纹对2024铝合金板材力学性能的影响

发布时间：2020-07-07 14:30

【摘要】：由于加工初始损伤及外部载荷等原因,飞机蒙皮会出现多部位损伤(MSD),MSD会显著降低结构的疲劳寿命和剩余强度,可能对结构造成灾难性破坏。本文基于力学试验方法并结合数字图像相关技术(DIC),以飞机蒙皮作为研究对象,研究存在多MSD的2024铝合金板材孔边裂纹对其力学性能的影响。首先,通过疲劳试验结合DIC的方法研究孔边裂纹对疲劳性能的影响。为了确保试验结果和计算结果的准确性,基于正交试验方法对DIC的应变计算精度进行了研究。将主要影响DIC计算精度的因素分别考虑并整合,基于正交试验方法对各主要因素对DIC应变误差的影响程度进行综合评估,并提出了针对本文试件和试验类型的最优计算参数组合。其次,在疲劳试验中研究含孔边裂纹试件在循环飞行载荷谱作用下的疲劳性能。基于实验结果和DIC结果分析了:孔间距和裂纹间角度对疲劳寿命的影响;疲劳裂纹的扩展路径;MSD试件疲劳破坏机理。为了预测MSD试件疲劳寿命,基于ABAQUS仿真软件和Paris模型对应力强度因子和疲劳寿命进行了计算并将计算结果与实验结果进行了对比分析。基于该计算方法,对另外两种裂纹构型的试件进行了疲劳寿命的计算和对比分析。结果显示MSD疲劳寿命随孔间距增大而增大,且存在非共线裂纹试件的疲劳寿命大于存在共线裂纹试件的疲劳寿命。最后,通过拉伸试验结合DIC的方法研究孔边裂纹对剩余强度的影响。分析了孔间距和裂纹间角度对剩余强度的影响;基于净截面屈服准则和塑性区连通准则进行了剩余强度的计算,并将计算结果和实验结果进行了对比,并基于ABAQUS对误差较大准则进行了修正;同时对另外两种裂纹构型的试件进行了剩余强度的计算和对比分析。结果显示MSD试件剩余强度随孔间距增大而增大,且存在非共线裂纹试件的剩余强度大于存在共线裂纹试件的疲劳寿命,其规律与疲劳寿命的趋势一致。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V215;V252.2
【图文】：

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图1-1双目立体视觉基本原理示意图

基本原理,全息干涉法

4图 1-2 3D DIC 基本原理[27]现状用于宏观尺度变形场测量的光测方法有全息干涉法、云影栅线和 3D DIC 等。全息干涉法、电子散斑干涉法、测方法，测量结果易受外界环境的影响，难以在实际工光路复杂且难以应用于动态测量。与上述方法相比，3D隔振要求较低，可长期观测；实验光路简单，可测物理对被测试件表面做简单处理，实验前期准备简单易操作从几十个微应变到 2000%，测量对象可以从毫米级到几

示意图,试件尺寸,示意图,中国民航

中国民航大学硕士学位论文本文中还利用存在双排孔（含一排共线裂纹孔和一排非共线裂纹孔）的试件对相关实验结果进行了实验验证，双排孔的尺寸细节见图 2-1（b）。

【参考文献】