题目：典型结构MSD发生可能性预测及剩余强度/裂纹扩展研究

摘 要对于军用或民用飞机，当其使用寿命到达一定年限后，由于各个方面的原因，会出现更多种复杂的损伤状态，多部位损伤（Multiple Site Damage）就是其中有代表性的一种。该损伤的存在会显著降低结构的剩余强度，影响结构的疲劳性能从而降低飞机的安全性和经济性，甚至会导致发生灾难性的事故。在原有的损伤容限和耐久性分析当中，是尽量避免发生多部位损伤的情况，但是对于老龄飞机，无论是民机还是军机，出于战备和经济性的要求，仍需要继续使用，这些结构当中不可避免的会存在多部位损伤，因此，对于MSD的研究成为近年来国内外研究的保证飞机结构可靠性的热点问题，围绕它进行了大量理论和试验研究。但是其对于工程实践，还需要更多的研究，尤其是对于国内在MSD发生、剩余强度的研究方面还存在很多的不足。论文以试验为基础，在现有的对于MSD研究基础上，针对典型含MSD结构提出了预测MSD发生可能性，模拟多裂纹扩展以及判别含MSD结构剩余强度的分析方法和试验方法。论文的创新点和研究内容主要包括如下几个方面：1）以疲劳统计学和断裂力学为基础，建立了预测多细节结构出现MSD的可能性的方法，该方法尝试利用单细节试件的数据来计算发生MSD的概率，并给出计算的理论推导和例子。2）结合已有的试验研究，设计利用串联双细节试件进行了包括升降法测疲劳强度和测P-S-N曲线的试验，同时为了验证建立的预测MSD发生可能性分析方法的有效性，进行了典型多细节试件的疲劳试验，并利用试验结果来进行对比分析。3）论文设计了含MSD典型结构剩余强度的试验，分别测定了三种不同形式的试件在不同的MSD尺寸时的剩余强度大小。利用试验结果对于常用的预测含MSD结构剩余强度的方法进行分析评判，并对其中的塑性区连通准则进行了修正。4）进行了单裂纹的裂纹扩展试验，以获得相应的裂纹扩展参数；设计并进行了对于三种不同形式的含MSD典型结构的裂纹扩展试验。结合单裂纹扩展得到的参数，利用一种裂纹扩展的快速算法和计算软件计算多裂纹扩展寿命并与含MSD的结构试验所得的裂纹扩展寿命和过程相对比。这些裂纹扩展试验对于研究多裂纹并存时的复杂情况有一定的工程价值。本文提出的预测发生MSD可能性的方法，以及所进行的含MSD典型结构裂纹扩展和剩余强度的研究，对于飞机结构损伤容限设计有着重要的工程意义。论文所进行的大量的试验和相应的理论研究，在方法和结果上为老龄飞机的延寿和新机型的研制提供一定的工程设计依据和基础。