多部位损伤结构地剩余强度研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文主要研究了含多部位损伤结构的应力强度因子和剩余强度。采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，以Faber级数为工具，得到了含多裂纹有限大板在任意载荷作用下应力场的级数解，并应用断裂力学方法确定裂纹尖端的应力强度因子；B1入当量屈服应力考虑裂尖塑性区的影响，提出基于带屈服准则的剩余强度分析模型，能够充分考虑结构尺寸和裂纹之间相互作用对应力场的影响：通过数值计算详细讨论了结构尺寸和裂纹之间位置关系对应力强度因子和结构剩余强度的影响规律，得到了一系列对工程应用具有实用价值的结论。关键词：多部位损伤，应力强度因子，剩余强度，屈服准则

2、多部位损伤结构的剩余强度研究AbstractInthisdissertation．thestressintensityfactorsandtheresidualstrengthofpanelswithmultiplesitedamagealestudiedindetail．Usingthecomplexpotentialmethodintheplanetheoryofelasticityofananisotropicbody,aseriessolutiontothestressfieldofafiniteplatecontainingmultiplecrack

3、ssubjectedtoarbitraryloadsisobtainedbymeansoftheFaberseriesexpansion，andthestressintensityfactorsatthecracktipsarecalculatedbased011thetheoriesoffracturemechanics．Equivalenceyieldstressisintroducedinordertoconsidertheeffectsoftheplasticzones．谢tllwhichthestripyieldcriteriaisdeveloped

4、inthearticleSOthattheeffectsofstructuralsizeandthecrackinteractiOIlSonthestressdistributionCanbeconsideredaccurately．Theeffectsofplatesize．cracksizeandcrackdistributionsonthestressintensityfactorsaswellastheresidualstrengthoftheplatearestudieddetailedly．Severalconclusionsvaluabletop

5、racticesaredrawn．KeyWords：Multiple-SiteDamage，StressIntensityFactors，ResidualStrength，YieldCriteria．’一2南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论多部位损伤(Multiple．SiteDamage，简写为MSD)这一术语最早出现于对1988年4月发生的Aloha航空公司灾难性事故的分析中，该事故被认为是由于众多微小的疲劳裂纹连接而导致的【lI。这些从相似的、邻近的结构细节发散的众多微小疲劳裂纹就是多部位损伤的一种形式。在此之前，因多部位损伤问题而导致的事故也时有发

6、生，如1972年在俄罗斯的AN．10A客机失事就是由于机翼下表面上存在的众多疲劳裂纹造成的。1990年11月，澳大利亚皇家空军的MacchiA7—076飞机在作69机动时左翼失效事故也是由于机翼下表面的多部位损伤问题引起的【2J。多部位损伤问题并不局限于飞机结构中，桥梁、压力容器等工程结构中也容易产生多部位损伤。1998年9月25日澳大利亚维多利亚州Longford的EXXON气炼制车间发生爆炸事故，起因是一个再蒸锅容器在焊接处由于存在大量的微缺陷而导致断裂。此次事故给澳大利亚造成直接经济损失超过15亿美元。这些灾难性事故迫使人们对多部位损伤现象进行高度重视，

7、提出～种切实可行的办法来确定工程结构的损伤容限和快速准确地评估其剩余强度变得极为迫切。多部位损伤通常指众多任意长度、任意分布的裂纹，它是老龄飞机及许多工程结构中存在的一种典型的损伤形式。在飞机结构中，这些裂纹通常沿着机翼和机身上成排的钉孔方向排列。多部位损伤危及到结构的完整性，严重地影响着结构的使用安全，由于裂纹之间的相互作用，导致结构的剩余强度比以单一裂纹模型确定的剩余强度低得多。因此，研究多部位损伤结构的剩余强度问题具有重要的工程意义和很高的实用价值。在随后的对不同飞机进行检查的结果表明：多部位损伤问题广泛地存在于老龄飞机中。对老龄飞机所伴随问题地领域多年

8、来一直在进行世界范围地研究，1991年