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题目:基于耐久性分析方法的典型结构MSD发生规律研究

关键词:多部位损伤;裂纹萌生概率;概率断裂力学方法;裂纹萌生方法

  摘要


    近年来,民用飞机的老龄化现象越来越严重,老龄飞机随着使用时间的增加以及其他因素的影响会出现多种损伤形式,多部位损伤(MSD)就是其中典型的一种。MSD的存在严重威胁飞机结构的安全,Aloha事件引起了人们对MSD问题的广泛关注,对MSD的研究已成为保证老龄飞机结构安全性的热点之一。本文采用军用飞机设计中的耐久性分析方法研究MSD发生的可能性问题。

    以单细节疲劳试验和多细节裂纹萌生试验为基础,采用耐久性分析中的概率断裂力学方法和裂纹萌生方法计算了5细节和21细节孔板的MSD发生概率(PMSD)。在概率断裂力学方法中,TTCI分布形式采用三参数Weibull分布、双参数Weibull分布和对数正态分布,使用期裂纹扩展方程采用确定性裂纹扩展模型、确定性-随机裂纹扩展模型和随机裂纹扩展模型,采用不同的分布形式和扩展模型计算PMSD并与试验结果比较发现:TTCI分布采用双参数Weibull分布,裂纹扩展模型采用确定性-随机裂纹扩展模型给出的预测结果较好、较安全,当结构细节数较多并且更加关注高可靠度范围内的结果时也可采用确定性裂纹扩展模型。在裂纹萌生方法中,单细节裂纹萌生寿命服从双参数Weibull分布和对数正态分布,并且服从对数正态分布时标准差分别采用实际试验数据计算值和经验值,计算结果与试验结果比较显示:单细节裂纹萌生寿命服从对数正态分布并且标准差采用经验值时给出的预测结果最好,与试验结果也符合很好。比较以上两种方法,计算结果没有明显的区别,裂纹萌生方法的更好,并且计算过程更简洁。