孔边凸台结构的损伤容限优化设计

以结构裂纹扩展寿命最大为优化目标,以孔边凸台结构的宽度,厚度和圆角为优化变量,采用遗传算法对孔边凸台结构进行基于损伤容限设计思想的优化设计.通过具体算例,给出了等重量情况下孔边凸台结构的最优寿命及对应的最佳凸台结构宽厚比,为孔边凸台结构的结构设计提供了参考和指导.     

基于损伤容限的孔边凸台结构优化设计

以孔边凸台结构的宽度和厚度为优化变量,以裂纹扩展寿命最大为优化目标,采用遗传算法对孔边凸台结构进行基于损伤容限设计思想的优化设计。通过具体算例,给出了等重量下孔边凸台结构的最优寿命及对应的最佳凸台结构宽厚比,为孔边凸台结构设计提供了参考和指导。     

船舶结构概率损伤容限分析

损伤容限设计是一种先进的现代设计思想,为了使这种设计建立在可靠性分析的基础上,根据概率断裂力学理论,分别建立了具有裂纹型初始缺陷结构和受损结构在裂纹扩展中结构疲劳寿命及其可靠性估算的动态模型．在给出了结构设计参数的分布函数后可求得一组与结构初始损伤、结构使用年限和剩余寿命、设计应力等有关的动态可靠性曲线,由此可获得保证一定可靠度的结构的损伤容限,并在设计时选取具有给定可靠度的各种设计参数,或给定设计参数后估计所设计结构的可靠度．     

基于有限元法的复杂结构的损伤容限分析

飞机上简单结构,可以通过工程方法或是全机有限元内力解结果,进行损伤容限分析.但是,对于复杂结构,例如机身的大开口(旅客观察窗开口,登机门开口等)、气密波纹板,还有一些复杂连接,必须要建立有限元细化模型计算应力,进行损伤容限评估.通过1个算例介绍借助HYPERMESH建立细化的有限元模型,模拟结构受载情况.通过NASTRAN软件进行求解.得到的应力与工程方法的结果进行比较,结果表明方法切实可行,而且结果正确,最后运用NASGRO软件进行损伤容限分析.     

破损安全结构在损伤容限设计原则下的应用

针对破损安全结构在破损安全设计和损伤容限设计两种不同时代的设计原则下具体应用的差异进行阐述,指出在损伤容限设计原则下破损安全结构仍是主流设计,并通过实例分析,阐明破损安全结构相比单传力路径结构在损伤容限方面的性能优势。同时通过分析研究给出了单耳和双耳结构损伤容限性能比值与应力水平的关系,以及单耳结构达到双耳结构相同的损伤容限性能时,两者的应力比值关系。     

拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子解析解

裂纹尖端应力强度因子是判断裂纹扩展和结构失效的重要标准,探究拉伸荷载下圆孔与裂纹相互作用的裂纹尖端应力强度因子对材料断裂准则和残余强度分析具有重要意义。基于叠加原理和弹性力学初始解,采用Westergaard应力函数求得单轴拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子的积分方程,使用切比雪夫多项式得到积分方程的近似解,运用Exponential函数对近似解修正得到裂纹尖端应力强度因子修正解;运用Abaqus对同一问题进行模拟分析并与修正解结果进行对比;分析了裂纹尺寸、圆孔半径、裂纹位置角以及裂纹倾角对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明：修正解与Abaqus模拟解基本吻合;应力强度因子随裂纹尺寸和圆孔半径增大而增大,随裂纹位置角和裂纹倾角增大而减小。     

整体加筋翼梁结构止裂性能研究

利用ANSYS软件,研究了整体加筋翼梁结构止裂筋位置和截面不同时的应力强度因子和裂纹扩展特性,为了便于比较,并对无止裂筋梁进行了分析。给出了不同止裂筋位置和截面宽厚比下的应力强度因子曲线,分析了止裂筋断裂后对整体加筋翼梁的影响。最后,在给定止裂筋重量条件下讨论了最优止裂性能筋条的宽厚比。     

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。     

无限大板椭圆孔边四不等长裂纹问题的有限截项法

对无限远处受任意角度单向均匀拉伸应力作用的无限大板椭圆孔边四不等长裂纹的有限截项法进行研究。结果表明:随着水平右端裂纹长与椭圆孔半长轴的比值增大,有限截项法的解与解析解的拟合程度增高;椭圆孔边四不等长裂纹退化为水平双裂纹时,所得结果与已有文献中的结果一致。     

基于损伤容限设计的冶金桥式起重机疲劳寿命研究

以180t×24.85m冶金桥式起重机为研究对象,通过无损探伤发现桥架北主梁的下盖板上有裂纹,应用有限元分析和损伤容限设计方法对起重机裂纹的疲劳寿命进行计算。结果表明,起重机裂纹扩展到临界尺寸需要大约5年的时间。     

具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造保角映射．研究了具有不对称共线裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,求得在裂纹尖端的应力强度因子．在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果．而且给出带双对称裂纹的圆形孔口在裂纹尖端的应力强度因子．     

基于有限元法的二维裂纹应力强度因子研究

基于有限元分析方法，对有限大平板中存在的中心穿透裂纹，分别用不同的方法分析其裂纹尖端应力、应变场分布，计算出裂纹尖端的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元方法计算应力强度因子具有相当高的精度，并且操作简便。     

基于裂纹扩展作用下的岩石损伤力学模型

在分析裂纹起裂与扩展规律基础上,考虑翼裂纹间的相互作用,提出了一种新的翼裂纹尖端I型应力强度因子计算模型.基于修正的翼裂纹扩展模型,考虑损伤演化对被激活微裂纹数目的影响,并结合宏-细观损伤定义之间的关系,建立了基于微裂纹扩展作用下的岩石损伤本构模型.最后,将理论模型曲线与试验曲线进行了比较分析.结果表明:修正的翼裂纹扩展模型不仅能够准确地预测翼裂纹的起裂角,而且能够准确地模拟从极短到很长的翼裂纹整个变化范围.基于裂纹扩展作用下的损伤模型能够连续地模拟不同围压下的应力-应变全过程曲线,而且能够较好地预测峰值强度.     

在任意位置的裂纹上受均布剪应力的有限薄圆板

本文对内部任意位置含穿透直线裂纹的有限弹性薄圆板,在裂纹上、下岸受到均布剪应力的情形,用复变函数方法,进行了讨论,得到了用级数表示的复应力函数,给出了应力强度因子的一般表示式,并计算了大量的应力强度因子之值,最后还给出了计算应力强度因子的近似式,计算结果表明,在广大范围内,由近似式计算的中、小裂纹的应力强度因子之值,与精确值比较,相差甚微.因而可用于实际工程计算.     

用带中心孔巴西圆盘试样测定岩石断裂韧度的研究

提出了一种用带中心孔巴西肋试样测定岩石断裂韧度的方法：首先利用Ｇｒｉｆｆｉｔｈ理论确定径向均布载荷作用下试样沿加载直径与孔边交点发生起裂的充分条件,然后对带中心孔平台加载的巴西圆盘试样采用二维边界元法标定出岩石的最大无量纲应力强度因子Ｙｍａｘ,并利用加载位移曲线获得载荷极小值Ｐｍｉｎ,用提出的方法所获得的一种灰岩的断裂韧度ＫＩＣ值与国际岩石力学迷会建议的人字形切槽试验法获得的该岩样标准ＫＩＣ值基本     

广布损伤裂纹间干涉效应及数值分析

进行了三种开裂模式无钉载平板的广布损伤裂纹扩展试验,研究发现裂纹间的干涉作用明显促进了裂纹的扩展,多裂纹情况下的裂纹扩展速率远大于单裂纹。同时,利用FRANC2D/L计算和分析了单裂纹、多孔相邻裂纹、多孔不相邻裂纹和多孔等长裂纹等四种开裂模式的裂纹扩展行为及应力强度因子分布。结果表明,裂纹扩展初始阶段主要受孔自身应力集中影响,裂纹间的干涉作用弱;随着裂纹扩展到一定长度时,裂纹间的干涉作用显著增大,且随着裂纹间韧带长度的减小而快速增加,与试验结果一致。     

基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命评估

为研究斜拉桥锚拉板结构的疲劳性能,以一座叠合梁斜拉桥为例,采用最新钢桥规范的疲劳荷载模型加载并按雨流法处理计算了疲劳荷载谱,结合空间实体有限元模型,识别了锚拉板的典型构造细节并获得疲劳应力谱;在典型构造细节处引入初始表面裂纹,计算了裂纹尖端的应力强度因子,回归分析得到应力强度因子与裂纹尺寸的关系式,代入Paris公式积分得到了各典型构造细节的疲劳寿命,从而建立了基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命分析方法.研究结果表明:基于断裂力学方法得到的锚拉板疲劳寿命超过了100年,满足设计及使用要求;裂纹初期扩展很慢,当尺寸达到10mm时,已消耗了60%~80%的疲劳寿命,应及时加以补强.     

圆片裂纹的应力强度因子

圆片裂纹问题是三维无限弹性体内嵌裂纹的一个经典问题,也是一个重要的理论工作－从Ｆａｂｒｉｋａｎｔ 方程出发,建立了一种特殊的极坐标体系,首先解决了法向载荷下圆片裂纹上特殊点的应力强度因子,并通过坐标系的旋转解决了圆片裂纹上任意点的应力强度因子－ 对于裂纹上作用切向载荷的情况,先单独研究载荷分别沿坐标轴方向的两种情形,然后就一般情形下通过坐标旋转并将载荷沿坐标轴分解后分别求解,再叠加得其应力强度因子－ 从而解决了圆片裂纹上作用幂级数载荷下的三类应力强度因子－ 研究表明,如果圆片裂纹上的载荷是幂级数形式,则其应力强度因子具有闭合形式解     

带三条不对称裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造新的保角映射,研究了具有三条不对称裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,得到了复应力函数φ(ζ)和ψ(ζ)的精确表达式,并求得裂纹尖端应力强度因子的解析解.在极限情形下,不仅可以还原为已有的情形,还可以给出L形裂纹的应力强度因子.