无扩口管路连接件疲劳寿命预估的损伤力学-有限元法

 以损伤热力学为基础,构建分式形式的损伤演化方程。针对管路连接件等轴对称形式的构件,引入等效应力和等效应变。根据损伤力学守恒积分原理,得到恒幅重复载荷下应力与寿命关系的级数表达式,根据标准件疲劳试验结果拟合得到损伤演化方程中的材质参数。利用APDL语言编程对ANSYS软件进行了开发,使得借助ANSYS软件的损伤力学-有限元数值解法成为可能。利用该方法预估了TC6钛合金标准件疲劳裂纹萌生寿命,其结果与试验数据吻合。进一步,预估了管路连接件裂纹萌生寿命,预测了裂纹扩展路径并预估了疲劳裂纹扩展寿命。本文为采用损伤力学方法来预估构件的疲劳寿命提供了一种可行的方法。     

各向异性板界面裂纹奇异性分析

本文运用列赫尼茨基的各向异性板理论,分析了裂纹位于两种不同的各向异性材料界面的情况。在分析中选用了复变函数幂级数作为复应力函数。根据由边界条件与交界条件决定的线性齐次方程组求得特征方程及决定应力奇异性特征值,因而求得含界面裂纹的各向异性板的应力场与位移场。本文最后给出了奇异性计算的数字算例。     

弹射座椅与飞行员组合重心分布的研究

 为解决火箭弹射座椅在弹射出舱后的稳定性调节问题,对弹射座椅与飞行员系统组合重心的分布规律进行了理论研究,求解出了组合重心的分布方程,建立了组合重心的椭圆分布模型。研究结果已应用于弹射座椅与飞行员组合系统稳定性调节的工程设计中,应用实践表明所建模型准确、有效。     

加劲板的二维复合型广义J积分

 本文以虚功原理与本构方程为基础导出了加劲板二维复合广义J积分J₁与J₂,证明了它们的收敛性、守恒性并且导出了J₁、J₂与应力强度因子K₁K₁的关系。在此基础上,本文采用两种有限元计算了含有斜裂纹的加劲板应力强度因子。计算结果表明,这个复合广义J积分的守恒性很好,由两种元素所得结果相当一致,相对误差在工程所允许的范围之内。     

含椭圆分层复合材料层板三维问题的三角级数能量解法

根据叠加原理将含有椭圆形内部分层的层板在横向载荷作用下的受力状态进行分解 ,从而将分层问题归结为在分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析 ,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。然后利用双三角级数构造满足层板分层区位移边界条件的位移模态。最后 ,应用最小势能原理确定位移解。计算结果收敛 ,挠度收敛尤为迅速。     

二维广义J积分

 本文从总位能差率出发推导出了在非均匀温度场中承受面力与体力的变厚度板的广义J积分,并证明了广义J积分的守恒性。     

等厚度楔形杆的应力分析

本文将应力场分为基本应力场和修正应力场两个部分。基本应力场的应力σ_x用勒让德级数展开,级数的前两项系数用截面法确定;其他应力τ_(xy),σ_y由平衡方程和侧表面边界条件确定;再用余能原理确定其余各项系数。由于该级数收敛很快,故可得到封闭解并能给出该解的应用范围,为精确满足自由端的静力边界条件,又引入一个从自由端到固定端迅速衰减的修正应力场,该应力场的应力在自由端等于已知外力与基本应力解之差。其确定方法与基本应力场相同,它也有一个封闭解。将以上两应力场相加卽可得到满足全部边界条件的解。     

处于非均匀温度场中含裂纹变厚度旋转盘的应力强度因子广义J积分解法

本文首先从直法线假设出发导出了处于非均匀温度场中变厚度各向同性钣元素本构方程并证明该方程与等厚度正交各向异性钣元素的本构方程相同。然后本文从上述本构方程出发,引用自由能与熵函数以及固体力学所有基本方程导出了与积分路径无关的广义J积分J_8,该广义J积分可用于处在非均匀温度场中的含裂纹变厚度旋转盘。最后本文应用这个广义J积分与有限元素法计算了涡轮盘应力强度.因子K_1并得到了令人满意的结果。     

铆钉连接件细节应力分析及疲劳裂纹形成寿命预估

 首先建立简化的力学模型模拟复杂的铆钉连接件结构,并用有限元软件对所建立的模型进行细节应力分析。然后利用损伤力学守恒积分原理得到计及损伤耦合效应的集中应力表达式。在此基础上,根据由热力学原理导出的以损伤驱动力表示的损伤演化方程,给出裂纹形成寿命与载荷关系的解析表达式。进一步,按照某种材料的部分标准试件的中值疲劳曲线拟合损伤演化方程中的材质参量,并利用同类材料的其他标准试件的中值疲劳曲线进行寿命预估方法验证。最后,给出了国产某型客机危险部位具有不同存活率的疲劳裂纹形成寿命。     

预估构件裂纹扩展寿命的封闭解法及其在起落架中之应用

本文以Matsuoka模型为基础,以航空上常见的短周期加载为条件,导出了预估构件的裂纹扩展寿命的解析表达式 式中,α、β和γ分别为裂纹扩展速率Walker公式的系数与指数,n=β+γ,p是每一个加载周期中的程序块数,N_i为第i个程序块中加载次数,Z（α）是应力强度因于的几何因子。 我们采用本方法对某机前起落架剩余寿命试验的破坏部位寿命进行了预估,试验表明:计算结果比试验结果低18％。