航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2011年
6期
1032-1039
,共8页
张国勇%顾绍景%郭万林%于培师
張國勇%顧紹景%郭萬林%于培師
장국용%고소경%곽만림%우배사
疲劳裂纹扩展%约束因子%超载%迟滞模型%裂纹闭合
疲勞裂紋擴展%約束因子%超載%遲滯模型%裂紋閉閤
피로렬문확전%약속인자%초재%지체모형%렬문폐합
在常幅载荷中加入一个超载会明显影响后续一段时间裂纹扩展的速率.要准确预测结构在变幅载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命,必须研究超载对裂纹扩展的影响.现有的变幅疲劳裂纹扩展模型大致可分为屈服区模型、经验的裂纹闭合模型和条带屈服模型.条带屈服模型预测较准确但需要数值迭代求解,计算量大,且程序复杂,不利于工程应用；屈服区模型比较简单,但当前大部分屈服区模型中的相应参数需要通过多组试验确定,缺乏明确的物理意义.本文把裂纹闭合和屈服区的概念相结合,并考虑三维约束影响,提出了一种基于约束因子的超载迟滞模型.在此模型中,裂尖的三维约束状态显著影响超载塑性区,从而显著影响裂纹的闭合和扩展速率.在常幅疲劳裂纹扩展速率已知的前提下,本文模型只需根据某一超载比下的迟滞试验来确定材料的超载迟滞参数,其他超载比的迟滞效应即可基于该参数进行预测.把该模型用于2024-T3、2024-T351和6061-T6等铝合金试件在单超载和多超载作用下疲劳裂纹扩展寿命的预测,预测结果和试验值的相对误差小于20％；在高超载比时,由于裂尖大范围屈服,预测误差相对较大,但仍小于34％.对2024-T351的验证结果还表明,本文模型能够有效预测超载迟滞的厚度效应.
在常幅載荷中加入一箇超載會明顯影響後續一段時間裂紋擴展的速率.要準確預測結構在變幅載荷譜下的疲勞裂紋擴展壽命,必鬚研究超載對裂紋擴展的影響.現有的變幅疲勞裂紋擴展模型大緻可分為屈服區模型、經驗的裂紋閉閤模型和條帶屈服模型.條帶屈服模型預測較準確但需要數值迭代求解,計算量大,且程序複雜,不利于工程應用；屈服區模型比較簡單,但噹前大部分屈服區模型中的相應參數需要通過多組試驗確定,缺乏明確的物理意義.本文把裂紋閉閤和屈服區的概唸相結閤,併攷慮三維約束影響,提齣瞭一種基于約束因子的超載遲滯模型.在此模型中,裂尖的三維約束狀態顯著影響超載塑性區,從而顯著影響裂紋的閉閤和擴展速率.在常幅疲勞裂紋擴展速率已知的前提下,本文模型隻需根據某一超載比下的遲滯試驗來確定材料的超載遲滯參數,其他超載比的遲滯效應即可基于該參數進行預測.把該模型用于2024-T3、2024-T351和6061-T6等鋁閤金試件在單超載和多超載作用下疲勞裂紋擴展壽命的預測,預測結果和試驗值的相對誤差小于20％；在高超載比時,由于裂尖大範圍屈服,預測誤差相對較大,但仍小于34％.對2024-T351的驗證結果還錶明,本文模型能夠有效預測超載遲滯的厚度效應.
재상폭재하중가입일개초재회명현영향후속일단시간렬문확전적속솔.요준학예측결구재변폭재하보하적피로렬문확전수명,필수연구초재대렬문확전적영향.현유적변폭피로렬문확전모형대치가분위굴복구모형、경험적렬문폐합모형화조대굴복모형.조대굴복모형예측교준학단수요수치질대구해,계산량대,차정서복잡,불리우공정응용；굴복구모형비교간단,단당전대부분굴복구모형중적상응삼수수요통과다조시험학정,결핍명학적물리의의.본문파렬문폐합화굴복구적개념상결합,병고필삼유약속영향,제출료일충기우약속인자적초재지체모형.재차모형중,렬첨적삼유약속상태현저영향초재소성구,종이현저영향렬문적폐합화확전속솔.재상폭피로렬문확전속솔이지적전제하,본문모형지수근거모일초재비하적지체시험래학정재료적초재지체삼수,기타초재비적지체효응즉가기우해삼수진행예측.파해모형용우2024-T3、2024-T351화6061-T6등려합금시건재단초재화다초재작용하피로렬문확전수명적예측,예측결과화시험치적상대오차소우20％；재고초재비시,유우렬첨대범위굴복,예측오차상대교대,단잉소우34％.대2024-T351적험증결과환표명,본문모형능구유효예측초재지체적후도효응.
