基于损伤力学预估点蚀疲劳寿命有限元法

《基于损伤力学预估点蚀疲劳寿命有限元法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第5卷第2期2014年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．5No．2Mav2014文章编号：1674—8190(2014)02—233—06基于损伤力学预估点蚀疲劳寿命有限元法苟义龙，殷之平，黄其青(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：飞机使用环境谱的不断变化会对机体结构造成腐蚀损伤，工程上难以在外场环境下进行实时损伤检测与疲劳性能试验。点蚀作为腐蚀的初始阶段，危害性大，部位也难以预测。采用损伤力学和有限元相结合的方法，以材料疲劳S—N数据为基础，将点蚀损伤认为是一种初始缺陷，建立基于损伤力学假

2、设的点蚀损伤疲劳寿命预估方法，并提出一种改进型损伤参数反演方法。对点蚀疲劳失效过程进行数值模拟，模拟结果与试验结果吻合，证明该方法应用于金属材料点蚀疲劳问题中是合理的、可行的，为后续实际预腐蚀损伤疲劳研究奠定了基础。关键词：损伤力学；点蚀；疲劳寿命；疲劳损伤演化；有限元中图分类号：0346．2；TGll3．25文献标识码：AAFiniteElementMethodforPredictionofPitting。corrosionFatigueLifeBasedonDamageMechanicsGouYilong，YinZhiping，HuangQiqing(SchoolofAer

3、onautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Thecontinuouseffectsofaircraftoperationalenvironmentspectrumwillcausecorrosiondamagetoaircraftstructures，whichiSdifficulttodetectortestinoutsidefield．Basedonthematerial’SS—Nstatisticsandsupposingthepitting-corrosiondamag

4、eastheinitialdefect，amodeltocalculatethefatiguelifeofpitting-corro—siondamagebycombiningthedamagemechanicswiththefiniteelementmethodisestablished，andanimproveddamageparametersdeterminingmethodisproposed．Bycomparingthesimulationresultsofpitting-corrosiondamagewiththetestresults，themethodispro

5、vedtobeaccuracyandfeasibleinassessingmetallicpitting-cor—rosiondamageandcanberepresentedasreferencesforfurtherstudyincorrosionfatigue．Keywords：damagemechanics；pitting-corrosion；fatiguelife；fatiguedamageevolution；finiteelement0引言腐蚀环境作用下飞机结构的制造、装配，飞机飞行、停放和维修等过程中都有可能发生腐蚀，其中飞机在地面停放时腐蚀损伤是最严重的，在高空

6、飞行时的腐蚀可以不予考虑而只考虑疲劳影响[1]。所以可将飞机结构的腐蚀疲劳问题看作是地面停放过程中的腐蚀损伤和飞行过程中的疲劳损伤地收稿日期：2013—09—02；修回日期：2013—10—25基金项目：国家自然科学基金(51174162)通信作者：苟义龙，363016071@qq．COIn交替作用，即：腐蚀一疲劳一再腐蚀一再疲劳⋯⋯，直至结构破坏。点蚀作为腐蚀的初始阶段，其危害性大，部位难以预测。韦丽金[1]、张有宏等瞳1的研究都表明点蚀坑增大了结构发生疲劳断裂的概率，导致裂纹萌生，是降低飞机结构强度的一个主要因素。研究点蚀损伤对疲劳性能的影响是评定飞机日历寿命的重要环节。在

7、现行的疲劳分析中，不论是模型建立还是试验数据采集，都将裂纹形成和裂纹扩展作为两个彼此独立的过程分别处理[3]。实际上，从损伤力学的观点看，裂纹的形成和扩展是材料内部损伤连续演234航空工程进展第5卷化的过程。为了将疲劳失效的两个阶段有机地结合在一起，本文采用损伤力学和有限元相结合的方法对飞机结构点腐蚀疲劳寿命进行预估。使用材料的S—N曲线拟合疲劳演化方程中的参数，在有限元软件ABAQUS材料子程序中建立耦合疲劳损伤方程，在应力场中引入损伤场演化的影响，然后使用该损伤全耦合方法对结构疲劳裂纹萌