含多裂纹铝板的剩余强度评估

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1、第42卷第3期2010年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．42No．3Jun．2010含多裂纹铝板的剩余强度评估徐武1张晓晶2汪海2汤超2(1．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海，200240；2．上海交通大学航空航天学院，上海，200240)摘要：提出了一种计算飞机多裂纹平板结构刺余强度的方法。该方法采用多裂纹结构中主裂纹旁的小裂纹的张开位移来预测剩余强度。裂尖张开位移和刺余强度通过应用弹塑性有限元获得。采用已发表的实

2、验来应用和验证这个方法，结果表明：本模型预测的剩余强度与实验值相比误差在lo％之内。关键词：多裂纹；剩余强度；裂纹张开位移；弹塑性有限元中图分类号：V215．6文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)03—0330-05ResidualStrengthPredictionofThinAluminumAlloyPanelswithMultipleSiteCracksXuWul，ZhangX缸ojin92，WangHal2，TangCha02(1．SchoolofNavalArchitecture。OceanandC

3、ivilEngineering。ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai，200240，China；2．SchoolofAeronauticsandAstronautics，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai，200240，China)Abstract：Amethodisproposedtopredicttheresidualstrengthoftheaircraftstructurewithmultiplesitecracks．Themethodisbased

4、onthecracktipopeningdisplacement(CTOD)ofthesmallcrackclosedtotheleadingcrack．TheCTODandtheresidualstrengthareobtainedbyperformingelastic-plas—tiefiniteelementanalysis．Theexperimentfromtheopenliteratureisusedfortheapplicationandtheverificationofthemethod．Therelativee

5、rrorbetweenthepredictionandtheexperimentiswithin100A．Keywords：multiplesitecracks；residualstrength；cracktipopeningdisplacement；elastic—plasticfiniteelementmethod多部位损伤对传统损伤容限设计提出了严峻的挑战，且很容易发生在老龄飞机上，其典型特征是[1】：在飞机的某个部件上出现了一条主裂纹的同时在其他位置上出现了许多小的裂纹，比如铆钉孔上出现了小裂纹。1988年，Aloha

6、航空公司的130—in9737空难主要是由飞机结构上含有多裂纹造成的‘引。20多年来，多裂纹结构剩余强度的评估方法已取得了很大的成就。为了研究多裂纹结构的剩余强度，国内外研究者做了大量的关于含多裂纹平板[1矗嵋]、加筋结构[7．"、曲板结构的实验研究。研究结果表明：含有多裂纹板的剩余强度要比只含有主裂纹结构的剩余强度低很多。与此同时也建立了许多针对多裂纹结构的剩余强度评估方法。简单的方法如表观断裂韧性判据K．坤，研究表明[6]：K哪是一个结构形式和厚度等参数的函数；平均应力(位移)[1钉准则是建立在经典的线弹性断裂解之上。而本

7、文研究的2024一T3含孔铝板，由于几何形状复杂，经典弹性力学解已不再适用。净截面屈服和塑性区连通准则在工程中已经广泛应用，然而实验结果[1,5-6]表明其精度并不稳定。目前，不少研究者通过对实验结果的线性回归分析提出了修正的塑性区连通准则[4-5,7]。2024一T3铝板有较好的韧性，当外载较大时，线弹性断裂力学的小范围屈服已不再适用。New—man等人[81采用裂纹张开角预测多裂纹结构的剩收稿日期：2009—10—13；修订日期：2010-01—12作者简介：徐武，男，博士研究生，1985年2月生；汪海(联系人)，男，教授

8、，E—mail：wanghai601@aitu．edu．cn．第3期徐武，等：含多裂纹铝板的剩余强度评估331余强度，MaLEl]研究了L积分在多裂纹结构剩余强度评估上的应用。这两个方法的精度好，然而在采用这些方法时需进行裂纹的扩展分析而导致计算量大，不易于工程应用。一个简单