整体加筋壁板裂纹的应力强度因子研究

通过基于ANSYS的整体加筋壁板三维有限元模型,系统研究了筋板面积比β(即筋条与壁板横截面积之比)以及筋条高宽比(h/b)对壁板内中心对称穿透直裂纹应力强度因子的影响。研究发现:在裂纹向两侧均匀扩展并不断靠近筋条的过程中,只有合理设计筋条尺寸,筋条才能对裂纹应力强度因子起到有效削弱作用,从而延长结构疲劳寿命。给定筋板面积比,若筋条宽或者筋条高不大于壁板厚度(h/t≤1或b/t≤1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而增大,筋条止裂作用减弱;而当筋条宽和筋条高均大于壁板厚度时(h/t>1且b/t>1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而减小,筋条止裂作用增强。基于大量有限元结果拟合的壁板裂纹应力强度因子经验公式可供工程人员进行快速估算。     

基于Sobol法的整体翼梁损伤容限设计参数灵敏度分析

针对飞机结构设计中设计变量灵敏度的问题,提出了基于Sobol法的全局灵敏度分析策略。以飞机整体翼梁结构损伤容限设计为例,设计变量为翼梁结构截面参数,应用支持向量机理论分别构造以截面参数为输入、应力强度因子和结构重量为响应的代理模型,结合Sobol法计算输入对响应的灵敏度大小,并对计算结果进行分析。分析结果表明:在对整体结构进行损伤容限优化设计时,可以将其设计变量由6个变为4个,灵敏度较小的2个设计变量可以设为一个定值。     

脉冲电流作用下熔孔尺寸对止裂性能影响的仿真研究

采用有限元方法模拟带预制裂纹的构件在脉冲电流作用下的温度场,利用“生死单元”技术模拟脉冲作用出现的熔孔. 在恒定载荷作用下产生熔孔现象时,建立求解应力强度因子模型,探究脉冲作用后熔孔尺寸对钝裂纹应力强度因子的影响. 证明在恒定载荷作用下,随着熔孔尺寸增加,X轴最大应力位于裂纹尖端处呈下降趋势,修正后的应力强度因子呈上升趋势. 在一定尺寸范围内,修正后的应力强度因子小于尖裂纹的应力强度因子,熔孔形成的钝裂纹对于裂纹尖端止裂才会有效果. 研究结果可为含缺陷金属构件的修复机理研究提供科学参考.     

导电体内部裂纹止裂新法的实验研究

介绍了导电体内部裂纹止裂的一种新实验方法。实验结果表明：利用电磁热效应对导体内部裂纹进行止裂不但是可行的,而且具有保持外力作用不变、方法简便、收效迅速、提高韧性等优点。其原理是在向导体通入脉冲电流的瞬间,裂纹尖端处的温度急剧升高,使材料熔化形成焊口同时在周围产生足够大的热压应力,破坏了干线裂纹源的形成,遏制了裂纹的扩展。     

X65管线钢焊接接头抗开裂性能及止裂性能

为了研究X65管线钢焊接接头的抗开裂性能和母材的止裂性能，对接头的金相组织进行了观察，并且进行了接头各区域裂纹尖端张开位移(CTOD)试验和母材的落锤撕裂试验(DWTT)。试验结果表明：X65钢焊接接头焊缝和母材相比，组织粗大且不均匀，其冲击韧度和断裂韧度值均明显低于母材；X65钢管材对应剪切面积为40％的温度约为 -35℃，X65钢母材的抗开裂性能明显优于焊缝，且具有良好的止裂性能。     

储能—落锤冲击试验法评定9%镍钢低温止裂性能

探讨了利用储能—落锤冲击试验法测试材料低温止裂性能的原理,得出了9%镍钢的止裂韧性值,并与大型双重拉伸试验结果进行初步的分析比较。结果表明,储能—落锤冲击试验法装置简单,操作方便,结果可靠。     

单双边孔边凸台结构损伤容限设计对比分析

凸台是一种常用的孔边加强方式。通过大型有限元分析软件ANSYS建立孔边凸台结构模型,对比单边凸台和双边凸台对结构断裂品质的影响,为工程应用提供参考。     

含裂纹胶接金属加筋板的Ⅰ型应力强度因子求解

借鉴纤维增强金属层板桥接应力求解模型的理论和方法建立了胶接金属加筋板桥接力的求解模型,利用叠加原理将含裂纹胶接加筋板的Ⅰ型应力强度因子的求解分为2种情况,即利用Swift的位移协调方法求解破损筋条和普通筋条作用下基板的应力强度因子,以及利用桥接力模型求解桥接筋条作用下基板的应力强度因子.同时,利用有限元法和相关文献的实验结果验证桥接力模型和应力强度因子求解方法的有效性.结果表明,所建立的桥接力模型能够快速求解桥接力和胶接加筋板的Ⅰ型应力强度因子.     

弹塑性材料动态起裂止裂和裂纹稳态扩展轨迹的试验研究

利用一维试验原理，在冲击拉伸试验装置上实现了周边切口短圆柱试件的动态起裂和动态止裂试验，利用止裂试验中不同的裂纹止裂长度△a和止裂点处的总体柔度，拟合一标定曲线，根据P^-δ曲线上每一点的总体柔度由标定曲线来确定裂纹的稳态扩展轨迹，从而得到裂纹的扩展速度。     

运动裂纹止裂判据的一种新提法

从断裂动力学问题的非线性性质和能量观点出发，讨论了运动裂纹止裂判据的正确提法；指出了目前广泛使用的运动裂纹止裂判据的不适当性；提出了一种新的运动裂纹的止裂判据．研究表明，裂纹失稳扩展时存在一个极小的速度值     

曲线箱梁桥横隔板的加劲作用研究

曲线箱梁桥受力比较复杂,设计中常采用设置横隔板的方法来减小截面变形和应力。通过计算分析,得出如下结论：一般情况下,曲线箱梁跨中只设一道横隔梁即能满足受力要求;对于大曲率、小跨径、腹板较厚的曲线箱梁桥跨中可不设横隔梁,支点横隔梁也可适当减小厚度。     

裂纹表面作用分布力的加筋板应力强度因子

对裂纹表面作用分布力的含中心裂纹有限加筋板的应力强度因子进行了分析计算．将含裂纹加筋板离散为边界受切向力作用的含裂纹板及受内力作用的筋条，由边界协调条件求解得到板的边界切向力，将含裂纹有限加筋板问题的求解转化为含裂纹有限板问题的求解，给出了系列的计算结果。     

平面弹性断裂问题各阶应力强度因子的直接积分表达

对于带V型切口的平面弹性断裂问题 ,得到了解的渐近展开式和各阶应力强度因子的直接积分表达 ,求解精度得以较大提高     

基于UMARC的大展弦比机翼空气动力建模方法

将旋翼气动建模思想引入大展弦比固定翼,对旋翼飞行器UMARC理论中直升机旋翼空气动力建模方法进行适当改进,建立适应机翼较大变形情况下的空气动力学模型。将大展弦比机翼描述为Bernoulii-Euler梁形式,利用机翼大变形前后坐标系转换关系,推导得到变形后坐标系下机翼任意截面瞬时空气速度并最终建立空气动力载荷模型。利用模型计算机翼气动弹性静平衡位置,经与已有文献结果对比,表明此模型建立方法准确、有效;将UMARC理论移植到大展弦比机翼思想可行;并具较高工程应用前景。     

整体壁板参数化设计与敏感性分析

对整体壁板的止裂特性和损伤容限性能进行了计算和分析.应用参数化有限元技术,得到该结构的蒙皮裂纹尖端应力强度因子,分析了凸台和筋条对结构止裂特性的影响;随后根据线弹性断裂力学理论,计算了结构的剩余强度,并分析了凸台和筋条的存在对结构剩余强度的影响.为了分析结构几何参数对该结构的敏感性,给出了不同结构参数下的应力强度因子曲线,和其相对应的结构剩余强度曲线.这些曲线对整体壁板的结构设计提供了有意义的参考.     

固定边半平面体裂纹问题的超奇异积分方程法

对固定边半平面含平行于边界裂纹的问题进行研究,由固定边半平面弹性体的弹性力学基本解,利用换功定律、位移-应变关系、胡克定律及裂纹岸应力边界条件,得到描述该问题的超奇异积分方程组,并通过适当的积分变换,在有限部积分的意义下建立了相应的数值方法。对裂纹面上作用均布力情况的算例表明,固定边对应力强度因子的大小起削弱作用。     

带夹杂直梁的弯曲分析

使用弹性力学和奇异积分方程方法,在Saint-Venant近似的精度下,对带有刚性线夹杂的纯弯曲直梁作了分析,求得了夹杂两侧的干扰界面应力及夹杂端点的应力强度因子,结果对带夹杂零件的强度设计有参考价值。     

反平面弹性分叉裂纹问题的奇异积分方程解法

利用合理的位错模型模拟反平面弹性情况下的分叉裂纹问题,并采用经过改进的积分方案将集中位错放置在分叉点上,连续分布位错布置在分叉裂纹的各个分支上．这样,依据边界条件并以位错函数为未知量可以建立解决问题的奇异积分方程组．由位移单值条件可以得到另外一个约束方程．对各分支使用半开型数值积分法则,把原方程组简化为代数方程组．未知数的个数和方程的个数得到了自然的平衡．数值计算的结果与裂尖处的应力强度因子值直接相关．文中给出了两个数值算例验证所采用方法的正确性．     

光束质量因子的研究

应用标量光场的角谱表示,推导了具有轴对称性的傍轴、非傍轴标量光束的光强二阶矩的传输规律。在此基础上,给出了光束的束腰半径、远场发散角及光束质量因子M2。对傍轴标量光束,证明了光束质量因子M2≥1;对非傍轴标量光束,指出当光束束腰半径很小时,其光束质量因子M2可以小于1,并随光束的束腰半径Wmin趋于零而趋向于零。     

张弦梁结构弹簧简化分析

将张弦梁结构的上弦模拟为为曲梁,撑杆和下弦索的作用模拟为弹簧支座,探讨了其刚度变化对上弦曲梁受力性能的影响,分析了张弦梁结构的简化计算方法。