多孔多裂纹平板的疲劳裂纹扩展试验与分析方法

作     者：李政鸿 徐武 张晓晶 余音 LI Zhenghong;XU Wu;ZHANG Xiaojing;YU Yin

作者机构：上海交通大学航空航天学院上海200240 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2018年第39卷第7期

页      面：149-157页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：上海市青年科技英才扬帆计划(17YF1409400)~~ 

主　　题：广布疲劳损伤 孔边多裂纹 应力强度因子 裂纹扩展寿命 权函数法 

摘      要：飞机结构广布疲劳损伤是目前大型客机损伤容限设计与分析的难点。通过试验研究了典型多孔多裂纹2024-T3铝合金平板的裂纹扩展行为。试验结果表明:相邻孔边裂纹之间的相互干扰明显降低了共线多裂纹平板的疲劳裂纹扩展寿命。就本文研究的典型多孔板,所有孔边都出现了等长裂纹这一极端情况,其裂纹扩展寿命是单孔平板孔边裂纹扩展寿命的10%左右。本文采用Eshelby夹杂理论和权函数法给出了典型多孔多裂纹问题的应力强度因子近似解析解,并结合Paris裂纹扩展公式预测疲劳裂纹扩展寿命。与采用有限元法获得应力强度因子并预测多孔多裂纹板的疲劳裂纹扩展寿命进行对比,对比结果表明:采用解析解和有限元解获得的应力强度因子预测的疲劳裂纹扩展寿命与试验结果吻合良好;相比于有限元法,本文的应力强度因子解法简单、高效,将有助于飞机结构多位置损伤(MSD)的疲劳裂纹扩展寿命预测分析。