● 摘要
本文对金属材料传统铆接加筋壁板和整体加筋壁板进行了讨论。不断需要降低成本以及出现的高速切削加工技术和其它技术使得整体大型结构在航空航天领域应用日益广泛。在航空航天结构中，重量一直是一个关键的问题，整体加筋结构已被证明能够有效降低结构重量并具有高强度。然而，缺乏损伤容限性能分析、成本以及由于尺寸和制造复杂性相关风险使得低成本、大尺寸的整体结构在损伤容限关键区域，比如机身上的应用受到限制。 在本研究中，首先，使用有限元软件ANSYS分析了整体壁板结构，分别计算了机身整体壁板在内压作用下的周向应力、轴向应力和径向应力。其次，基于断裂力学和有限元方法，对整体加筋壁板板和传统加筋板的裂纹扩展特性进行了分析。以带有14根筋条的壁板为例，分析了蒙皮中央裂纹向毗邻长桁的扩展特性。对整体壁板和传统壁板的应力强度因子和裂纹扩展率进行了比较。分析结果表明，裂纹穿过长桁时，整体壁板比传统加筋壁板引起更高的应力强度因子，整体壁板结构比传统铆接加筋壁板结构的损伤容限性能差。最后，使用ANSYS软件对含有周向裂纹的整体壁板修补结构进行了有限元分析。分析结果表明，在修补模型中不存在应力集中，修补方法是成功的。