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题目:飞机拦阻结构承力框的裂纹扩展寿命预测研究

关键词:隔框结构,裂纹扩展,应力强度因子,疲劳裂纹扩展寿命

  摘要



隔框结构具有良好的承载性能,但舰载类型的飞机在长期服役中,拦阻着陆产生的冲击载荷可以看作是一种大的循环载荷,机身承力结构中隔框容易产生裂纹并且扩展。本文针对实际飞机的整体结构中含初始裂纹的承力隔框展开研究,预测其在具有拦阻冲击载荷特征的载荷谱作用下的裂纹扩展寿命。

本文的主要工作包括:1、针对含初始裂纹的承力隔框的试验件版本进行有限元建模,对具有冲击载荷特征的疲劳载荷进行了等效处理,作为疲劳裂纹扩展寿命计算的载荷输入;2、对含该框的复杂整体实际结构,采用两种方案计算目标框的载荷实际值。一是进行传力分析,建立由主要的承力部件构成的传力系统简化模型,计算目标隔框连接部位截面的载荷值;二是对整体结构建模。通过对比结果,验证简化建模的合理性;3、运用ABAQUS的二次开发脚本语言Python开发了能够模拟疲劳裂纹扩展的程序,并用隔框的试验件版本为算例,模拟了结构中的裂纹扩展,计算裂纹扩展速率,最后利用Paris公式得出试验件的疲劳裂纹扩展寿命,与实验结果对比,验证程序开发的合理性;4、利用二次开发程序,计算实际结构中隔框的疲劳裂纹扩展寿命,分析特定参数对其裂纹扩展性能的影响;

本文研究真实飞机结构裂纹扩展性能的方法,得到了实际实验结果的验证,对于机身拦阻承力结构的损伤容限设计和制定合理的检修周期都具有一定的工程指导意义。