铆接结构孔边裂纹扩展计算分析

摘要

在现代飞机制造过程中,机身结构中大量使用了金属铆接件,例如常见的铝合金部件,因其较高的强度和低密度在飞机工业中得到了广泛应用.在这些部件中可能存在一些材料生产和加工过程中产生的缺陷如孔洞、裂纹等,而且铆钉处存在着应力集中,随着工程结构的老龄化,在铆钉附近也可能产生疲劳裂纹,这些裂纹扩展到一定程度后会导致结构发生突然破坏,从而有可能导致灾难性后果.尽管裂纹的产生是多种因素共同作用的结果,但是可以通过判断裂纹是否能够继续扩展以及扩展的趋势和路径来避免更大的损失.因此研究裂纹扩展趋势和路径的断裂力学不仅具有重大的理论意义,还可以用来判断裂纹对整体结构的影响,具有重要的应用前景. 本文对一种典型金属铆接结构及其补片增强结构在周期振动载荷下的裂纹扩展进行了数值模拟,主要通过大型有限元软件Abaqus中扩展有限元(XFEM)模块,来研究结构承受本身自振频率加速度周期载荷下裂纹扩展长度和时间对结构自振频率的影响.当自振频率相对起始结构下降1％时结构定为失效.研究中发现,补片增强后,裂纹扩展速度显著下降,频率下降1％时裂纹扩展长度也本文对一种典型金属铆接结构及其补片增强结构在周期振动载荷下的裂纹扩展进行了数值模拟,主要通过大型有限元软件Abaqus中扩展有限元(XFEM)模块,来研究结构承受本身自振频率加速度周期载荷下裂纹扩展长度和时间对结构自振频率的影响.当自振频率相对起始结构下降1％时结构定为失效.研究中发现,补片增强后,裂纹扩展速度显著下降,频率下降1％时裂纹扩展长度也本文对一种典型金属铆接结构及其补片增强结构在周期振动载荷下的裂纹扩展进行了数值模拟,主要通过大型有限元软件Abaqus中扩展有限元(XFEM)模块,来研究结构承受本身自振频率加速度周期载荷下裂纹扩展长度和时间对结构自振频率的影响.当自振频率相对起始结构下降1％时结构定为失效.研究中发现,补片增强后,裂纹扩展速度显著下降,频率下降1本文对一种典型金属铆接结构及其补片增强结构在周期振动载荷下的裂纹扩展进行了数值模拟,主要通过大型有限元软件Abaqus中扩展有限元(XFEM)模块,来研究结构承受本身自振频率加速度周期载荷下裂纹扩展长度和时间对结构自振频率的影响.当自振频率相对起始结构下降1％时结构定为失效.研究中发现,补片增强后,裂纹扩展速度显著下降,频率下降1％时裂纹扩展长度也有较大提升,起到了很好的加固作用.较大提升,起到了很好的加固作用.