航空薄壁板鉚釘連接結(jié)構疲勞斷裂性能研究.pdf

1、鉚釘搭接接頭是飛機機身壁板和蒙皮結(jié)構的重要組成部分?，F(xiàn)代飛行器為了優(yōu)化其氣動性能，需要在壁板外側(cè)表面加工沉頭鉚釘?shù)染o固件。對于服役時間較長的飛機而言，在緊固孔邊緣通常會出現(xiàn)復雜形狀的三維裂紋。因此，對這種緊固連接件的耐久性和損傷容限分析非常重要。本文對于沉頭鉚釘緊固的航空薄壁板，通過數(shù)值模擬，分別計算了采用纖維金屬層合板鉚接裝配的加強結(jié)構的應力集中、含三維裂紋緊固孔的應力強度因子以及疲勞裂紋擴展速率等問題，并取得了以下研究成果：

2、　?。?）基于接觸算法理論具體研究了航空鋁合金薄板與GLARE纖維金屬層合板通過沉頭鉚釘連接的組合結(jié)構的應力集中效應隨不同幾何型號參數(shù)的變化規(guī)律。本文的分析計算方法可以在結(jié)構設計時就獲得鉚接連接件之間的裝配干涉量，并確定結(jié)構的危險斷裂部位。
　?。?）基于斷裂力學的三維有限元計算方法，對含有角裂紋缺陷的緊固孔結(jié)構進行了模擬研究。研究發(fā)現(xiàn)，鉚釘填充時角裂紋的應力強度因子與不含鉚釘時差異很大，鉚釘?shù)母缮鏀D壓作用對緊固孔附近的短裂紋有很

3、重要的影響，只有當裂紋長度足夠長或者遠端拉應力非常大時才能忽略。不同深度的沉頭鉚釘埋頭窩也會使前沿線的應力強度因子曲線有很大的改變。本文還給出了一組以橢圓裂紋的形狀因子、裂紋長度和干涉量為參數(shù)的經(jīng)驗公式，可供工程設計使用。
　　（3）通過對受鉚釘干涉擠壓影響的角裂紋建模和擴展分析，發(fā)現(xiàn)了緊固孔邊裂紋的擴展速度反而比開孔結(jié)構更加緩慢。參考該方法，可以進一步對大量飛機的復雜裝配結(jié)構做損傷容限與耐久性分析，對飛機結(jié)構的強度設計和安全評定