半椭圆表面裂纹张开位移的一种近似法

由于表面裂纹的应力强度因子的精确解很难得到,本文提出了半椭圆表面裂纹的应力强度因子的一种新求解方法,并尝试在欧文近似算法基础上用有限元算法来试解此类问题;研究了不同载荷下表面裂纹应力强度应子与埋藏裂纹应力强度因子比值的变化及与欧文比例系数进行了比较,验证了本文近似算法的有效性,为工程计算提供了参考依据。     

一般强度理论及限制条件与主应力强度理论

本文从一般强度理论出发导出各向异性材料应力形式张量多项式强度理论,根据强度准则的外凸性得到应力二次形式强度准则的强度参数限制条件,并对各种特殊情况进行了讨论。该限制条件既可验证其强度准则的可用性又有助于实验确定基本强度参数。而主应力形式强度准则在应力空间给出一个椭圆型二次曲面如:椭球面,椭圆抛物面,回转抛物面,椭圆柱面或圆柱面等,但主应力空间这些曲面与主应力方向有关。因而得到强度准则在应力空间的几何解释。     

含孔层合板剩余强度估算的应力场强法工程简化模型

开孔的存在会显著地降低复合材料结构的强度。基于应力场强法的思想,提出了一个预测含圆孔复合材料层合板剩余强度的工程简化模型。采用大量试验数据,对本文提出的应力场强法模型与其他典型的特征距离法模型进行了评估分析。结果表明,应力场强法和平均应力准则法预测能力要优于点应力准则法和损伤区域准则法,应力场强法预测值与试验吻合程度略优于平均应力准则法。     

冗余系统两种应力-强度分布模型的可靠度计算

本文运用应力-强度干涉理论,说明如何确定相同设备(或元件)构成的冗余系统的可靠性。讨论了冗余系统的并联和从n中取k两种结构形式的数学模型,推导了应力和强度服从瑞利分布的并联冗余系统,以及应力和强度分别服从麦克思韦分布和瑞利分布n中取k冗余系统的数学公式。最后,给出这两个模型在应力作用下,对应于不同的强度参数,设备或元件的可靠性曲线,直观地说明应力强度参数的改变对可靠性的影响。     

平板锥形膜盒应力强度因子计算

基于梁理论和薄板理论分别建立了平板锥形焊接膜盒的理论计算模型,推导了膜片焊菇处裂纹尖端的应力强度因子在轴向外载和压力下的计算公式。为评估理论计算公式的准确性,基于ABAQUS的围线积分方法计算了裂纹尖端的应力强度因子。结果表明薄板模型的应力强度因子计算结果与有限元解吻合更好,误差在10%以内。     

评Tada等人求应力函数和应力强度因子的积分法

本文分析了Tada等人合编的“裂纹应力分析手册”中,通过积分集中载荷的Westsrgaard应力函数得到分布载荷的Westergaard应力函数的方法,指出对被积函数必须作谨慎分析。一般不能由积分得到分布载荷的应力函数。并列出了手册中有错误的几种应力函数。 通过积分集中载荷的应力强度因子求分布载荷的应力强度因子的方法是可行的。本文利用这个方法,得出了两种载荷的应力强度因子。     

蒙特卡罗法在机械可靠性设计中的应用

本文介绍了蒙特卡罗法在求应力-强度分布干涉理论的可靠度中的应用。并求出应力和强度的分布,计算结构可靠度。     

压力容器球底(或椭球底)翻边大开孔强度计算

计算及试验分析表明,对塑性性能较好的材料,以传统的最大应力点的表面最大应力作为基准,无法进行开孔的强度分析。根据结构受力特点及多年实践经验,提出了以翻边圆弧与理论法兰管相交点的环向中面应力作为开孔强度分析的基准,并引入了结构材料强度系数φ,从而提出了一种计算翻边开孔强度的方法,并给出了一组用于翻边开孔强度计算的曲线及半经验公式。本文还提出了翻边半径r_0越小、法兰管越长则开孔应力集中系数越大的观点。上述方法及观点均得到了试验验证。     

冷胀孔单边穿透裂纹的应力强度因子计算方法

给出孔单边穿透裂纹在残余应力作用下的应力强度因子计算方法和步骤，并用算例检验此方法的准确性。对于残余应力场已知的冷胀孔，用本文方法求孔单边穿透裂纹的应力强度因子是简单和准确的。     

冲击载荷作用下动态应力强度因子的研究

应用有限元法研究了带有表面裂纹的厚壁筒在冲击载荷作用下动态应力强度因子的计算问题，给出了合理的计算方法，分析了影响动态应力强度因子的有关因素     

固体发动机结构安全系数与可靠度

对应力－强度型的结构可靠问题，只要适应应力和强度的变差系数，就可由安全系数确定结构可靠度，或由结构可靠度确定安全系数。     

复合载荷作用下飞机机身壁板快速优化设计方法

建立了飞机机身壁板在剪切、弯矩和扭矩复合载荷作用下的安全裕度之计算公式,编写了满足强度要求的优化迭代算法,应力计算结果与有限元分析结果吻合良好。不需要借助有限元软件即可实现应力分析、强度计算与优化迭代一体化流程,缩短了机身壁板优化设计周期。本文流程和方法同样适用于异形剖面机身壁板的参数优化设计,应用范围广。     

基于比例边界有限元的结构强度分析方法研究

航天结构经历复杂严酷的载荷环境，且诸多大传载关键结构存在小尺寸倒角。为有效处理航天结构小尺寸倒角强度评估问题，提高结构应力应变求解精度和计算效率。本文基于比例边界有限元方法对典型小尺寸倒角的航天结构边界进行离散，构建强度计算模型，针对典型结构不同倒角尺寸开展强度分析，得到不同尺寸倒角对局部应力的影响规律，给出局部区域的应力分布，并与光测试验和常规有限元分析结果进行对比。结果表明，与常规有限元方法相比，比例边界有限元方法可以有效减少计算自由度，提高计算效率和计算精度，由于其半解析的特点，可以方便的得到内部域的应力场，为小尺寸倒角航天结构强度评估、寿命预测及优化设计提供有效的分析手段。     

TB200飞机无裂纹零号框改装方案剩余强度研究

基于有限元方法确定了造成TB200型飞机零号框裂纹的主要应力分量，验证了有限元分析模型的可靠性。对零号框损伤后结构的应力状态进行了分析，说明了对未损伤结构进行加固改装的必要性。给出了对未损伤零号框结构进行加固改装的方案，分析了改装后结构的应力状态和表征剩余强度的静强度恢复系数。计算结果表明加固改装方案能有效降低零号框应力，载荷主要由零号框加强片承担，结构剩余静强度高于框原始状态静强度。预测了加固改装后结构出现损伤的具体位置和损伤形式。     

压电体表面Maxwell应力对断裂的效应

研究了压电固体外表面Maxwell应力和裂纹内表面Maxwell应力对断裂的效应。采用复变函数理论与Stroh公式,理论分析了半穿透裂纹内外环境介质对电场、裂纹张开位移以及裂纹应力强度因子的影响,并通过数值算例讨论了在纯电场作用下以及在力-电耦合载荷作用下裂纹的扩展行为。结果表明,压电体表面的Maxwell应力对裂纹的扩展有重要的影响。     

实心/空心杆结构的损伤容限与疲劳寿命估算

对飞机辅助动力装置的支撑杆(实心和空心)的损伤容限进行了研究.该研究探索一旦支撑杆损伤出现微小裂纹,飞机是否还能够安全着陆.首先,计算了两种可能用作支杆结构的裂纹应力强度因子KI,并提出了等应力强度因子的计算模型iso-KI,该模型避免使用材料参数,采用有限元法计算裂纹.然后,将问题进行了参数化,对于不同的材料、内外径比(Din/Dout)及外部裂纹扩展角(θ),得到了通用的应力强度因子KI与裂纹尺寸的关系.最后,用面向对象编程方法,将计算结果集成到程序中,在有统计载荷谱的情况下,可以估算出支撑杆的损伤容限寿命.     

飞机舵机作动器局部应力与疲劳寿命分析

通过有限元分析软件ANSYS Workbench对飞机舵机作动器进行了力学分析建模,通过引入非线性接触设置模拟了作动器筒体的实际工作的接触效应,分析了结构在复杂工作状态下的局部应力分布,并且根据第四强度理论校核了结构的静强度设计;然后,在静力分析的基础上,根据第一强度理论确定结构的疲劳危险点,并结合名义应力法和线性累积损伤理论估算了结构在设计疲劳谱下的疲劳寿命。本文的分析流程可以给工程设计单位在处理类似复杂航空结构的静强度与安全寿命设计问题方面提供参考。     

圆柱螺旋弹簧中的残余应力及疲劳强度计算

弹簧中的残余应力对弹簧强度的影响很大。本文推导了绕簧后残余应力的计算公式,讨论了绕簧和喷丸后残余应力的松弛,提出了圆柱螺旋弹簧疲劳强度计算的建议及残余应力的测定方法。     

复合材料的安全系数统计分析

为了解决纤维增强树脂基复合材料(Fiber-reinforced plastics．FRP)结构设计中安全系数的取值问题,本文利用强度服从三参数Weibull分布。应力服从Gumbel分布时复合材料结构安全系数厂与可靠度之间的关系，对一些常用的FRP的安全系数与可靠度之间的关系进行了统计分析。给出了几种常用类型复合材料在不同应力变异系数和不同可靠度要求下的安全系数的统计取值范围。得到了应力变异系数为0．1,0.15和0.2时这些FRP的安全系数分散带。对于应力变异系数不等于0．1,0．15和0．2的情况，可以采用文中方法进行具体分析或进行插值计算。并得出了材料强度和应力的分散性对安全系数具有很大影响的结论。这对于复合材料结构设计有重要的参考价值。     

单晶再结晶临界应力与涡轮叶片结构设计参数间的映射模型

以单晶涡轮叶片发生再结晶的榫头进气窗口为研究对象,基于镍基单晶合金再结晶临界应力模型,通过单晶叶片铸造热应力场仿真计算,建立了最大残余应力与结构参数和温度的关系模型;并在此基础上,以最大铸造残余应力不大于再结晶临界应力、冷气通道面积不变和满足强度为约束条件,求出了不发生再结晶条件下的临界应力与结构设计参数和热处理温度的映射模型。最后通过对实际叶片榫头进气窗口的优化设计和试验对比分析,验证了本文方法的有效性。结果表明,优化后榫头进气窗口最大铸造残余应力下降30%以上,原有的再结晶现象消除。