机身蒙皮广布疲劳损伤试验研究与数值分析

发布时间：2017-09-04 08:15

  本文关键词：机身蒙皮广布疲劳损伤试验研究与数值分析

  更多相关文章： 广布疲劳损伤 多位置损伤 应力强度因子计算 裂纹扩展 Monte-Carlo模拟

【摘要】：本文针对机身蒙皮壁板搭接结构的MSD裂纹扩展进行了以下研究:参考波音737飞机蒙皮搭接结构,ANSYS建立简化模型,使用裂纹扩展模拟专业软件FRANC3D对应力强度因子进行计算,改变初始裂纹条件,计算了孔边裂纹、对生裂纹以及裂纹连通三种裂纹模式三种裂纹模式下的应力强度因子,分析了这三种情况对裂纹尖端应力强度因子的影响。以组合法计算裂纹尖端应力强度因子为基础,通过模拟裂纹萌生的概率性方法与计算裂纹扩展的确定性方法相结合,分析共线多孔壁板发生WFD的概率。通过编写基于应力强度因子数据库的裂纹扩展计算程序模拟多位置损伤裂纹扩展,得到不同的初始裂纹条件下的裂纹扩展寿命结果。参考真实飞机的纵向蒙皮搭接结构,设计试验件,并对试验夹具进行了改进,完成了机身蒙皮搭接结构试验件的广布疲劳损伤试验,得到了含铆钉孔的机身蒙皮搭接结构在恒定应力幅作用下的裂纹萌生寿命,初始裂纹长度,裂纹萌生位置,裂纹扩展寿命以及裂纹扩展长度等数据,对试验过程中MSD裂纹扩展的规律进行了总结。并在试验数据的基础上,进行了疲劳寿命可靠性分析。
【关键词】：广布疲劳损伤 多位置损伤 应力强度因子计算 裂纹扩展 Monte-Carlo模拟
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V216.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 广布疲劳损伤10
• 1.1.2 广布疲劳损伤的成因10-12
• 1.1.3 广布疲劳损伤的危害性12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 论文主要工作简介15-16
• 第二章 广布疲劳损伤疲劳与断裂基础16-27
• 2.1 裂纹萌生分析16-18
• 2.1.1 裂纹萌生寿命的概率分布16-17
• 2.1.2 Miner线性累积损伤理论17-18
• 2.2 裂纹扩展分析18-21
• 2.2.1 应力强度因子18-20
• 2.2.2 疲劳裂纹扩展模型20-21
• 2.3 结构失效判据21-25
• 2.3.1 塑性区连通准则21-23
• 2.3.2 净截面屈服准则23-24
• 2.3.3 韧带平均位移准则24-25
• 2.3.4 韧带平均应力准则25
• 2.4 结果与讨论25-27
• 第三章 多位置损伤裂纹扩展的有限元分析27-38
• 3.1 计算模型与方法27-31
• 3.1.1 结构模型与研究对象27-28
• 3.1.2 有限元模型及其网格划分、约束和加载28-29
• 3.1.3 应力分布与变形29-31
• 3.2 多位置损伤裂纹扩展的有限元分析31-37
• 3.2.1 孔边裂纹扩展情况32-34
• 3.2.2 同孔对生裂纹扩展情况34-35
• 3.2.3 临孔对生裂纹扩展情况35-37
• 3.3 结果与讨论37-38
• 第四章 机身蒙皮搭接结构多位置损伤裂纹扩展的概率分析38-48
• 4.1 结构失效概率分析38-39
• 4.2 蒙皮壁板多位置损伤Monte-Carlo抽样39-43
• 4.2.1 Monte-Carlo输入变量39
• 4.2.2 随机萌生初始裂纹39-40
• 4.2.3 疲劳关键细节的损伤累积40-41
• 4.2.4 孔边裂纹对相邻未萌生裂纹部位的影响41-43
• 4.3 Monte-Carlo模拟计算43-44
• 4.4 模拟计算结果44-47
• 4.4.1 平均值为变量44-45
• 4.4.2 标准差为变量45-47
• 4.5 结果与讨论47-48
• 第五章 飞机蒙皮搭接结构多位置损伤试验研究48-65
• 5.1 引言48
• 5.2 试验概述48-54
• 5.2.1 试验目的48
• 5.2.2 试验件和夹具48-52
• 5.2.3 试验方法52-54
• 5.3 强度与应力分析54-55
• 5.3.1 载荷分析54
• 5.3.2 壁板强度54-55
• 5.3.3 连接强度分析55
• 5.4 试验及测试装置55-62
• 5.5 疲劳寿命可靠性分析62-64
• 5.6 结果与结论64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 全文总结65-66
• 6.2 不足与展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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本文编号：790357