翼梁腹板复合型裂纹扩展分析及试验验证

发布时间：2021-08-21 15:42

　　以ABAQUS为平台,基于扩展有限元方法,采用最大周向拉应力准则,对翼梁腹板在弯、剪联合作用下的复合型裂纹开裂角以及裂纹扩展进行研究,并进行了单翼梁腹板裂纹扩展试验验证。研究结果表明,采用扩展有限元分析,不需要重新划分网格,逼真地模拟翼梁腹板的复合型裂纹扩展行为,节约了计算成本,能够为受力复杂航空结构的裂纹扩展分析提供方便途径。 

【文章来源】：航空科学技术. 2020,31(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

附加函数的加强节点和裂尖极坐标

机翼翼梁是飞机结构疲劳及损伤容限设计中的危险部位，翼梁结构失效直接关系到飞机的飞行安全。对于航空结构的机翼翼梁，总体受力为承受剪力和弯矩的联合作用，如图2所示。对于使用损伤容限设计的翼梁结构，当受拉缘条裂纹扩展失效以后，裂纹扩展到翼梁腹板，在腹板上的扩展过程由于受到腹板切应力和整个翼梁承受弯矩的共同作用时，裂纹扩展速度较快，裂纹方向更为复杂，是飞机结构的一种较为危险的失效模式，对于在翼梁腹板上的裂纹扩展分析在工程上的应用尤为重要。在整个机翼翼盒结构中，翼梁缘条裂纹扩展过程中，翼梁承受的弯矩会小部分转移到蒙皮结构，翼梁腹板的切应力保持不变，缘条完全断裂后，腹板承受弯矩引起的拉应力以及切应力，属于典型的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹同时存在的复合型裂纹扩展。缘条断裂以后裂纹会沿着一个角度继续在腹板扩展。裂纹扩展示意图如图3所示。

翼梁腹板裂纹扩展示意图

【参考文献】：
期刊论文
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[2]疲劳裂纹扩展中单峰过载引起的残余应力强度因子计算[J]. 张丽娜,吴学仁,刘建中.  机械强度. 2011(03)
[3]孔挤压强化残余应力场的三维有限元模拟和实验研究[J]. 刘晓龙,高玉魁,刘蕴韬,陈东风.  航空材料学报. 2011(02)
[4]Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹初始开裂角的三角函数表达式及其相应断裂判据分析[J]. 王涛全,车有金.  中国锅炉压力容器安全. 2003(04)



本文编号：3355887