膠接加筋板的應(yīng)力強度因子研究.pdf

1、飛行器結(jié)構(gòu)的減重以及降低制造成本的需求推動著整體結(jié)構(gòu)在航空航天結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者開始致力于這類結(jié)構(gòu)在飛行器設(shè)計中可行性研究。以膠接結(jié)構(gòu)，輕質(zhì)薄壁結(jié)構(gòu)選擇性增強技術(shù)為代表的提高整體結(jié)構(gòu)損傷容限性能的技術(shù)得到了大量的研究。加筋板作為一類重要的飛機結(jié)構(gòu)也逐漸傾向于利用膠接、焊接等技術(shù)進行整體制造。良好疲勞斷裂性能是加筋板質(zhì)量的重要屬性，也是損傷容限分析的重要依據(jù)。損傷容限分析重要一環(huán)在于結(jié)構(gòu)應(yīng)力強度因子這一斷裂力學(xué)參量的求取。本文主要開

2、展了膠接加筋板這種整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力強度因子求解的研究。
　　本文中膠接加筋板應(yīng)力強度因子的求解研究主要包含兩個部分的內(nèi)容：
　　(1)數(shù)值方法。有限元方法作為結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的重要工具已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)斷裂參數(shù)的求取中來，本文主要利用數(shù)值斷裂力學(xué)中熟知的虛擬裂紋閉合技術(shù)以及界面元單元來求取膠接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強度因子。虛擬裂紋閉合技術(shù)的應(yīng)用避免了使用奇異單元，從而很好地解決了不同裂紋長度下求解應(yīng)力強度因子需要重新劃分網(wǎng)格的問題。引入界面

3、單元可以考察加筋和基板之間膠接界面失效對結(jié)構(gòu)應(yīng)力強度因子求解的影響。結(jié)合上述方法，本文對兩種不同構(gòu)型的膠接加筋板進行建模計算，并將計算結(jié)果應(yīng)用于膠接加筋板的裂紋擴展壽命預(yù)測，預(yù)測結(jié)果和相關(guān)文獻中的試驗結(jié)果進行了對比驗證。驗證結(jié)果表明有限元能夠有效地解決膠接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強度因子求解問題。
　　(2)解析方法。膠接結(jié)構(gòu)的橋接問題在近年來得到了廣泛的研究，其中以纖維金屬層板的橋接力模型最為典型，國內(nèi)外學(xué)者研究帶裂紋的纖維金屬層板的疲勞問題

4、時發(fā)展了大量相關(guān)的橋接力解析模型。本文分別將纖維金屬層板的橋接力求解模型，補片修補的線彈簧模型進行適當(dāng)?shù)男薷暮髴?yīng)用于膠接加筋板的橋接力求解問題中來，并考察這些模型在矩形、三角形、橢圓型分層損傷情況的計算精度。將橋接力解析模型的計算結(jié)果和有限元計算結(jié)果進行了對比，對比結(jié)果表明了解析方法的有效性，可以應(yīng)用于膠接加筋板的應(yīng)力強度因子求解中。有了合適的橋接力求解模型，膠接加筋板的應(yīng)力強度因子求解問題就變得十分方便。本文也將橋接力模型結(jié)合適當(dāng)?shù)姆?/p>