含表面裂紋某航空構件在復合加載下的三維損傷容限研究.pdf

1、復合載荷模式下的含初始表面裂紋結構或部件是航空航天工程中常見的復雜損傷結構。對裂紋前沿的應力場計算和損傷容限分析對航空結構的安全性及壽命設計至關重要。目前工程中主要基于二維疲勞斷裂理論評定結構損傷,而實際工程中因結構和載荷的復雜性而出現強烈的三維效應。本文主要基于三維斷裂理論對含傾斜表面裂紋彈性體、結構三維剩余強度以及含裂結構的裂紋擴展,進行了系統(tǒng)研究,具體的研究工作和結論如下:
　　 1.針對含傾斜半橢圓表面裂紋彈性體,本文給

2、出了裂紋前沿復合型應力強度因子的分布規(guī)律;并著重考察了橢圓形狀因子a/c、厚度比a/t、裂紋面傾角β、以及泊松比υ等參數對應力強度因子分布的影響。研究發(fā)現,沿整個裂紋前沿,Ⅰ型應力強度因子受a/t影響較大；Ⅱ型應力強度因子受a/c影響較大,Ⅲ型應力強度因子受a/c、a/t影響皆較弱。當β≥45°,離面約束因子Tz顯著增強,且受a/c影響較大,需充分考慮三維效應；而Ⅱ型和Ⅲ型應力強度因子也不能被簡單忽略。
　　 2.基于三維彈性力