带锪窝紧固件孔边三维多裂纹扩展的计算分析

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1、第4卷第2期航空工程进展V01．4No．22013年5月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMay2013文章编号：1674—8190(2013)02—175—07带锪窝紧固件孑L边三维多裂纹扩展的计算分析王海，束一秀，李亚智(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：多孔元件是飞机结构中常见的结构细节，起始于多个紧固件孑L边的多条三维裂纹的疲劳扩展预测是结构多部位损伤寿命评定的重点问题和技术难点。建立一种高效实用的三维多裂纹扩展数值分析方法，能够对萌生于带锪窝孔边的多条三维裂纹实施疲劳裂纹扩展中的有限元快速建模和自动网格更

2、新，进行三维多裂纹扩展全程自动数值模拟，并利用净截面屈服作为判定最终失效的准则。通过单锪窝孑L双边非对称裂纹两种开裂模式情况下的算例计算分析，并与试验实测结果对比，验证了本文扩展分析方法的有效性。关键词：锪窝孔紧固件；三维多裂纹；有限元法；疲劳裂纹扩展；数值模拟中图分类号：V215．6；0346．2文献标识码：ANumericalSimulationoftheMultiple3DCrackPropagationfromtheCountersunkFastenerHolesWangHai，ShuYixiu，LiYazhi(SchoolofAeronautics，Northwest

3、ernPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Themultiple3Dcracksinitiatedfromthemultiplefastenerholesfrequentlyoccurinaircraftstructuralcomponents．Thefatiguecrackgrowthlifepredictionofthesituationisoneofthemajorconcernsanditisatechnicallytoughworkinthemultiple—sitedamageassessment．T

4、hemethodologyoffatiguecrackgrowthpre—dictionformultiple3Dcracksstartingfrommultiplecountersunkfastenerholesisinvestigated．Anefficientnu—mericalmethodisproposedinwhichthecomputercodeismadeusingtheparametricallanguageofthefiniteele—mentanalysispackage．Thefastfiniteelementmodelingandautomaticme

5、shregeneration，togetherwithafastcumulativedamagetechniqueoffatiguecrackgrowth，areconductedtOachievethelife-spannumericalsimula—tionformultiple3Dcrackgrowth．Thenet—sectionyieldingisconsideredasthecriteriontOterminatethefatiguelifeprediction．Twoscenariosofapairofinitialasymmetriccornercracksin

6、itiatedfrombothsidesofacounter—sunkfastenerholearetakenasexampleproblemsandanalyzedthroughouttheirfatiguecrackgrowthlives．Thesimulationresultsagreewellwiththeexperimentalresults．Keywords：countersunkfastenerhole；multiple3Dcracks；finiteelementmethod；fatiguecrackpropagationnumericalSimulation0引

7、言飞机结构广布疲劳损伤(WidespreadFatigueDamage，简称WFD)是大型金属结构飞机长期使用中经常发生的损伤形式，对飞机结构剩余强度和收稿日期：201202—28；修回日期：2012一0412通信作者：李亚智，yazhi．1i@nwpu．edu．ca剩余寿命产生明显地削弱。WFD问题中的多部位损伤(MultipleSiteDamage，简称MSD)是在相同结构元件中的相似位置同时存在多个缺陷的情形，多发生于紧固件连接结构壁板，具体表现形式是在应力水平相近的多个紧固件孔边产生