2195-T8铝锂合金疲劳多裂纹融合试验与仿真研究

铝锂合金作为航空航天广泛应用的合金材料，其疲劳断裂行为的研究对结构安全性评价具有重要意义。以第三代铝锂合金2195-T8为研究对象，通过恒幅拉-拉疲劳试验和有限元方法对2195-T8铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与仿真研究。基于断面显微测量与观察，在仿真模型中引入多个初始裂纹，模拟多裂纹的融合扩展过程，获得多裂纹独自扩展、交融时扩展和融合后扩展的规律。结果表明：裂纹融合前，在疲劳循环载荷作用下，裂纹尖端应力强度因子总体上不断增大，塑性区域体积增加区域平缓；当裂纹相互融合时，裂纹面处应力强度因子瞬时增大，远高于其余裂尖数值大小；随着裂纹进一步融合，尖端应力强度因子数值趋于平稳；裂纹完全融合后，到达裂纹快速扩展阶段，塑性区域体积与扩展步数呈正比增加，扩展速率呈现先快后慢的规律，裂纹面交汇融合成新的椭圆形状裂纹面。