残余应力场对民机焊接壁板裂纹扩展速率影响的研究

摘要

为了降低大型民机焊接壁板结构疲劳裂纹扩展试验成本,缩短焊接工艺在新型飞机壁板结构上应用的研究周期,利用Abaqus有限元软件,采用预定义温度场法模拟焊接残余应力场,通过有限元模拟得到裂尖应力强度因子值,结合大型焊接壁板结构特点,利用蒙皮材料参数,采用Pairs公式,预测焊接壁板的裂纹扩展速率,并基于该模型研究不同应力比与焊接工艺下试样的疲劳裂纹扩展速率。研究发现,残余应力使有效应力比Reff增加,但随着应力比的增加,影响逐渐降低;有效应力比的变化趋势与残余应力分布趋势相同。焊接残余应力提高了焊接构件的裂纹扩展速率。通过与试验结果进行对比,验证了文中所使用方法的可行性。