● 摘要
整体壁板结构，由于其自身的诸多优点如制造成本低、有较长的疲劳寿命等，是近几年来航空航天结构设计上一个新的研究方向。应用大型一体化整体结构代替传统铆接组合结构己成为当今国内外飞行器结构研制的一大趋势。整体结构的优势主要在于结构承载能力强、结构重量轻，加工工艺简单，应力集中部位和潜在疲劳裂纹起裂源少，在相同的材料性能和重量前提下，整体结构也比常规组合结构大大降低制造成本。整体结构的劣势主要在于其缺少铆钉孔这样的“天然”止裂元件而使得其破损安全性能受到不利影响，更容易形成广布疲劳损伤。正因为如此，近年来整体结构的损伤容限特性研究越来越受到工程技术人员的广泛关注。本文立足于工程实际，针对整体壁板结构开展了断裂力学特性分析和损伤容限研究，其目的是为整体壁板的损伤容限设计提供分析方法和分析数据。本文在总结了以往研究成果的基础上，首先研究了结构的损伤容限评定的基本方法和流程；其次应用有限元软件ANSYS，通过建立合理的计算模型, 对斜网格加筋整体结构进行了裂尖应力强度因子分析,给出计算曲线簇，并进一步讨论了筋条截面尺寸及蒙皮厚度对裂尖应力强度因子的影响。最后，应用了适当的裂纹扩展理论和适合的分析软件，对直加筋整体结构进行了应力强度因子分析，并对其裂纹扩展速率进行了初步的研究，目的是为该结构类型的损伤容限设计提供参考。本文通过计算分析，总结出整体壁板结构损伤容限特性，给出可靠、可行的分析方法，得到对工程具有参考和应用价值的一些曲线及重要结论。