飞机机身蒙皮均布增压疲劳裂纹扩展研究

摘要

为研究机身蒙皮在均布增压循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展,用自制的飞机机身蒙皮均布增压疲劳装置进行实验。首先通过扩展有限元法计算出应力强度因子,然后基于最大周向应力(Maximum Circumferential Stress,MCS)准则和应变能密度因子(Strain Energy Density Factor,SEDF)准则计算裂纹偏转角,对机身蒙皮疲劳裂纹扩展路径进行预测,最后在扫描电镜下对疲劳断口进行观察与分析。结果表明,两种准则预测的裂纹扩展路径与实验得到的裂纹扩展路径基本一致。机身蒙皮表面裂纹为复合型裂纹,随着裂纹长度增加,KⅠ先增大后减小,KⅡ在数值上先迅速降低至0附近,然后在0附近振荡,最后在接近下孔即将贯穿的时候迅速增大。观察疲劳断口发现,疲劳裂纹呈多疲劳源萌生;裂纹扩展区具有典型的准解理断裂特征,并且疲劳裂纹扩展速率随裂纹长度的增大呈先增大后减小的变化趋势;瞬断区则为典型的大小不等的韧窝特征。