膠接加筋板的應(yīng)力強(qiáng)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(dòng)著整體結(jié)構(gòu)在航空航天結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始致力于這類(lèi)結(jié)構(gòu)在飛行器設(shè)計(jì)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(qiáng)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(lèi)重要的飛機(jī)結(jié)構(gòu)也逐漸傾向于利用膠接、焊接等技術(shù)進(jìn)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(qiáng)度因子這一斷裂力學(xué)參量的求取。本文主要開(kāi)

2、展了膠接加筋板這種整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子求解的研究。
　　本文中膠接加筋板應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解研究主要包含兩個(gè)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(lái)，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(lái)求取膠接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)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(zhǎng)度下求解應(yīng)力強(qiáng)度因子需要重新劃分網(wǎng)格的問(wèn)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(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度因子求解的影響。結(jié)合上述方法，本文對(duì)兩種不同構(gòu)型的膠接加筋板進(jìn)行建模計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于膠接加筋板的裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。驗(yàn)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(qiáng)度因子求解問(wèn)題。
　　(2)解析方法。膠接結(jié)構(gòu)的橋接問(wèn)題在近年來(lái)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(guó)內(nèi)外學(xué)者研究帶裂紋的纖維金屬層板的疲勞問(wèn)題

4、時(shí)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(bǔ)片修補(bǔ)的線(xiàn)彈簧模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮髴?yīng)用于膠接加筋板的橋接力求解問(wèn)題中來(lái)，并考察這些模型在矩形、三角形、橢圓型分層損傷情況的計(jì)算精度。將橋接力解析模型的計(jì)算結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)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(qiáng)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(qiáng)度因子求解問(wèn)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>