基于FRANC3D的飞机蒙皮谱载疲劳裂纹扩展分析

发布时间：2021-10-20 07:28

　　为了研究飞机蒙皮谱载疲劳裂纹扩展情况,建立含裂纹蒙皮有限元模型,利用FRANC3D裂纹分析软件计算蒙皮三维裂纹前缘应力强度因子,研究不同网格参数对计算结果的影响,并与解析解进行比较,确定裂纹前缘网格参数取值范围,然后对蒙皮表面裂纹在随机疲劳载荷谱下的裂纹扩展过程进行分析,得出裂纹扩展长度-载荷循环次数曲线,该曲线对于采用数学模型评估结构剩余寿命方面具有一定的参考价值。 

【文章来源】：西安航空学院学报. 2020,38(01)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

FRANC3D计算流程图

裂纹前缘单元环半径为0.1 mm,单元环层数n=i(i=2,3,4,5,8,10)。为保证裂纹前缘单元数量一致,增加层数时要使单元的长径比增大。不同单元层数的应力强度因子值如图4所示,不同层数下的FRANC3D数值解与解析解对比如表3所示,由表3可知,当单元层数2<n<4时计算误差较小,建议设置单元层数为2～4。表3 不同层数下的FRANC3D数值解与解析解对比 裂纹前缘位置 单元层数n 解析解(MPa/mm2) 数值解(MPa/mm2) 相对误差% 裂纹前缘位置 单元层数n 解析解(MPa/mm2) 数值解(MPa/mm2) 相对误差% 2 169.5422 0.30 2 170.6402 2.96 3 169.3557 0.19 3 170.1074 3.26 4 173.2717 2.51 4 175.6812 0.10 45° 5 169.0289 179.2500 6.04 90° 5 175.8575 179.7576 2.21 8 189.0425 11.84 8 191.2932 8.77 10 192.7278 14.02 10 195.3553 11.08

单元层进比分别取1.0,1.2,1.5和1.8。不同层进比下的裂纹前缘应力强度因子值如图5所示。不同层进比的FRANC3D数值解与解析解对比如表4所示,由表4可知,当层进比H取1、1.2时计算误差较小,因此在设置层进比时,建议取层进比为1或1.2。

【参考文献】：
期刊论文
[1]疲劳裂纹扩展前缘形貌分析及数值模拟[J]. 白树伟,姜楠,樊俊玲,童明波.  科学技术与工程. 2019(01)
[2]基于Franc3D软件的三维裂纹扩展分析与应用[J]. 艾书民,于明,成晓鸣,王建方.  机械强度. 2018(01)
[3]基于航空载荷谱的铝合金疲劳和腐蚀-疲劳微观研究[J]. 张子威,王付胜,王艾伦,张汛涛.  黑龙江科技信息. 2017(12)
[4]在航空载荷谱作用下2024铝合金的疲劳行为[J]. 陈亚军,王艾伦,王付胜,王先超.  航空材料学报. 2016(05)

硕士论文
[1]机身蒙皮广布疲劳损伤试验研究与数值分析[D]. 杨亚宁.中国民航大学 2016
[2]飞机蒙皮裂纹扩展有限元分析[D]. 王冲.上海交通大学 2012



本文编号：3446500