預(yù)估金屬構(gòu)件疲勞全壽命的損傷力學(xué)_有限元法

1、 航 空 學(xué) N 報(bào) 2 卷 第1 、 式 確 定 相 應(yīng)載 荷 循 環(huán) 次 數(shù) D N 護(hù) 、 N l < 、 甲 與 任 意 點(diǎn) 損 傷 度 增 長(zhǎng) 量 D 華(勸 丫 勸 ( 、 、 、 D 穿(勸 、 N 。 ; (· 一 盆 D = , ( j 干 蕓 . 器 只仁贅概 一 環(huán) d 夢(mèng) 弘 ( 1 ” l 一D 夯 警 ( 一 ( 1 , I 十q , ( 4 3 “+ ” 。 ( 1 (44 ( 令 公 (1 : D 實(shí) 互 (幼 一 D 鬢 ( 勸 十 D 級(jí) (% D份 認(rèn) (1 二 D 份 ( 1 + D (45 。 由此 應(yīng) 用 附 加 載 荷 有 限 元

2、法 分 析 有 損 傷 的 位 移 、 應(yīng)變 與 應(yīng) 力 場(chǎng) 并 以 火 。 、 , 、 件 , 。 + , 與 釁今 , 。 * 表示 : 。 以 上 步 驟 進(jìn) 行 到 D 貨( 1 = 1 為止 。 相 應(yīng) 載 荷 循 環(huán) 次 數(shù)即 裂 紋 擴(kuò) 展 壽 命的 第 一 階段刃 為 Dl N 一 l , a E :警 ( d D ( l 1 , J 1 l 一 D (1 , 一 “ ( 4 6 、 z 重 復(fù) 以 上 步驟 。 設(shè) ( / 代 表 第 獷 + 1 個(gè)危 險(xiǎn) 點(diǎn) D ( 可知裂 紋擴(kuò)展 壽命 的 第 / 階段 一 1 d 劣 l D J乍 a E : ( , 愁 ” 一 D (

3、; “ ( 4 7 這 個(gè) 過(guò) 程 進(jìn) 行 到 裂 紋 貫 穿截 面 或 第 k 階 段 的 載 荷 循 環(huán) 次 數(shù) 可 以 略 去 不 計(jì) 為 止 。 試件疲 勞 全壽命 為 冷 N , = 戈 十 藝 . r v r 1 (48 四 為 了檢 驗(yàn) 本 文 方 法 的 可 行 性 , 、 計(jì) 算 例 題 3 6 我 們 選 取 了文 獻(xiàn) 中20 24 與 70 75 兩 種 材 料 的 5 種 試 陣 門(mén) 二 6 薈 一 尸 八 g 只 娜 拭 暇 長(zhǎng) 詢(xún) K · 實(shí)臉 點(diǎn) 節(jié) 川 : , . , l . t . 一 , 本 場(chǎng)“ l , , , 、 一 、 、 勺. 少 , .

4、, 二 , 1 . , . , 日川 , . t . 日 舟* (拍環(huán)次吸 扮 圖 1 202 4 , K 二 2 缺 口 試 件計(jì) 算 與實(shí) 驗(yàn) S 一 N 曲線 的 比 較 第2期 鄭 旭 東等 : 預(yù)估 金 屬 構(gòu) 件 疲勞 全 壽命 的 損 傷力學(xué)一 有限元 法 5 。 口 鍬 一 書(shū) 泥 娜 聳 澎 五 塔 抵 沂 林 城 粗 翻 1 卜 閃 O 工 色 , 門(mén) l 甲四百l下 州 卜 . 。 5 哪 敏 二 五 溉 g 沖 塔 娜 召 翻 林 城 聳 大 褲 1 1 。 ( 之 色 乙 洲 憶 叫 腳 姆 減 愉 揮 找 找 林 翻 關(guān)峨 擬 躊 織 例 握 日 踢 公 ! ! 華

5、 毛 指 ; s e e Js 習(xí) 日 曰 談 ; Z 廠 一 鄉(xiāng) 獷 華 巴 夕 色 乞 工 曦 1 八 比 樁 憶 握 余 電 喊 非 鵝 民 乍 八 O , - O N 寸 袱 憊 經(jīng)笆 洲 、氣 , 皿 S ( 甘 d | 日從 l 上 . 仍 困 . l l , O . . 口 l 口 , L O 卜 價(jià) 擊祛 1 訓(xùn) 6分 g x 華習(xí) $ 咨 萬(wàn) 牙 的 困 S (.d 四6 它 · g x 萬(wàn)$ 套 萬(wàn) 牙 尸一 t 丁口口口口 : “ , 兇 哪 s 。 囚 0 口 袱 減 困 拭 林 扭 洲 g 五 娜 六 聳 卻 塔 酥 翻 ! 、 協(xié) l l “ s 閃 ,

6、卜 O L 。 鍬 口 減 粗 嘟 者 g 五 困 柳 林 娜 拭 幸 褲 酬 塔 ! 、 叭 ! 沂 丫 疆 鷺 薰 奏 襄 華 - 1 八 電 之 憶 氏 彭 粗 食 子 廠; 三 一 盧 卡 洽 袱 食 概 形 粗 / ! , 于 / . 一 .04 4 , , / ! / l l l 萬(wàn) l 一 月 們 峨 攀 履 照 翻 帆 妹 憐 口 。 一代 三 一 . ! S (口d 硯 a · , l - S ( . 山四6 口口 X 軍 召 丫祥萬(wàn) 牙 , K 丫石$ 奮萬(wàn) 牙 航 空 學(xué) 報(bào) 2 卷 第1 n 1 找 o ” . 人 廠- 一 廠 一 . 2。 . x g (

7、芝 山 只 掉 研 拭 側(cè) 力 留 一 一 - - 不 , 一 壽命 (循環(huán) 次數(shù) N 一 1 1 琦 j l ! 乃 J一 一一 一 . J L 襯 O 甘 八 R 斗一祥 式 圖 6 7 0 75 , K : = 5 缺 口 試 件 計(jì) 算 與 實(shí)驗(yàn) 兮一 N 曲 線 的 比 較 圖 7 板 材 缺 口 試 件 有限 元 網(wǎng) 格劃 分 簡(jiǎn) 圖 ( l / 2 板 . 4 件 K , . 二 1 0 、 1 。 5 、 2 . 0 、 。 、 5 . 0 確 定損 傷參 數(shù) 一 , 然后 根據(jù) K 二 2 0 , 。 . 、 4 . . . 的疲勞 曲線 采 用 K 一 1 0 與1 5 兩

8、種試 件疲勞 曲線 . _ 與 5 0 三 種 試 件 疲 勞 曲線 檢 驗(yàn) 預(yù) 估 構(gòu) 件 疲 勞 全 壽 命 。 , 0 的損傷力 學(xué) 有限元 方法 兩 種 結(jié) 果 的 比 較 見(jiàn) 于 圖 1 圖 6 。 含 缺 口 試 樣 的 有 限 元 網(wǎng) 格 見(jiàn)于 圖7 。 根 據(jù) 以 上 理 論 疲 勞 壽 命 曲 線 與 實(shí) 驗(yàn) 疲 勞 壽 命 曲 線 的 對(duì) 比 采 用 損 傷 力 學(xué)一 有 限 元 ; 方 法 預(yù)估 構(gòu) 件 全 壽 命 是一 種 有 前途 的 可 行 方 案 . 2 以 損 傷 代 替 載 荷循 環(huán) 次 數(shù)劃 分 計(jì) 算步 長(zhǎng) 并 以 附 加 力 法 代 替 變 剛 度 法

9、分 析 互 禍 應(yīng) 力 場(chǎng) 可 以 大 為 節(jié)省 機(jī) 時(shí) ; 3 . 實(shí)踐 表 明 采 用 上 述 方 法 獲 取 理 論 曲 線 所 需 費(fèi) 用 約 為 實(shí) 驗(yàn) 曲 線 的 1/ 100 數(shù) 量級(jí) ; , , 1. 五 、 結(jié) 論 , 本 文 給 出 了 預(yù) 估 疲 勞 全 壽 命 的 方 法 采 用 了 全禍 合 的 本 構(gòu) 關(guān) 系 ; 較 普 遍 的損 傷演化 方 程 與 點(diǎn)損 傷 理 論 并得 到 了 更 為 符 合 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 的 理 論 曲 線 . 5 本 文 提 供 的 方 法 可 以 用 于 變 幅加載 情 況 下 的 壽命預(yù) 估 以 代 替 現(xiàn) 有 的 累 積損傷 假 ,

10、 . 通 與 文 獻(xiàn) 2 相比 , , , 說(shuō); 第 2期 6 . 鄭旭 東 等 : 預(yù)估 金 屬構(gòu) 件 疲 勞 全 壽 命 的 損 傷 力 學(xué)一 有限 元 法 , 根 據(jù) 光 滑 試 件 概 率 疲勞 曲 線 。 引 入 表 面 初始損 傷 分 布 , 采 用 本 文 提供 的 方 法 可 得 , 到 構(gòu) 件 的 理 論 概率 疲 勞 曲 線 參 . . 考 , 文 1 9 8 5 獻(xiàn) 吳 富民 主 編 結(jié) 構(gòu)疲 勞 強(qiáng) 度 西 北工 業(yè) 大 學(xué) 出 版 社 阮 少平 G r o v e r a n o , . , 張 行 損傷 力 學(xué) 在 研 究金 屬 高 周 疲 勞 問(wèn) 題 中 的應(yīng) 用

11、 航 空 學(xué)報(bào) , . B 1 9 8 9 , 1 0 : ( 8 H S A J E i s h o p S , M a J e k s o n J I R . F a t ig u e s t r e n g t h o o f A i r e r a f r M a r e r i a l s , A l u r n i 們 i u ll l A ll o y s d f 4 1 3 0 S t e e 。 l N A C A T N 2 3 2 , 4 a M . r e . h 1 9 5 1 G r o v e r H J , B 、 i h o p S , M a J e k s

12、 o n L R F a 之g ue i , J r e n g t 、, s 之 子 . 1 9 5 1 o f A i r e r a f r M a te r i a l s , A ! U Tn l n 1 U l ll A l l o y s a n d o f r S A E 4 1 3 0 S to e . l N A , C A T e k N 2 3 8 9 一 90 . F a u n e G r o v e , H J B s i h o l , S a s o n L R M J 之 g u e i n e e n S tr g th 只 o f . A i re r

13、a f t a M e r 之 i a s, 了 A I I U n l n 1 U I U A l l 、 y s a n d r o o f , e r S A E 4 1 3 0 , o l ee S t l r W . N , J A C A a e T s o N n 2 39 0 . L R , J u 1 9 5 1 G H J H y s k F a t i g u e S r r e n g t h s o f r e A i r a f t a te M r i a l s , A l u l n i n i u l 1 、 y 人 11 s a n d o f S A 衛(wèi)

14、4 1 3 0 5 乏e e 。 l N A C A T N 2 6 3 9 , F e b 。 1 9 5 2 第 六 屆 全 國(guó) 復(fù)合 材 料 學(xué) 術(shù)會(huì) 議 在 北 京 舉行 中 國(guó) 宇航 學(xué) 會(huì) 中 國(guó) 力 學(xué) 學(xué) 會(huì) 中國(guó) 航 空 學(xué) 會(huì) 聯(lián) 合 召 開(kāi) 的 第 六屆 全 國(guó) 復(fù) 合 材 料 學(xué) 術(shù) 會(huì) 0 日至2 3 日 在 北 京舉 行 本 屆 會(huì) 議 由 中 國(guó) 宇 航 學(xué) 會(huì)主 辦 到 會(huì) 代 表 達(dá) 2 7 。 議 于 1990 年 n 月2 。 , 、 、 國(guó) 家 新 材 料 領(lǐng) 域 高 技 術(shù) 專(zhuān) 家 委 員 會(huì)首席 科 學(xué) 家 曾 漢 民 教 授 應(yīng) 邀 在 大 會(huì)做

15、了 先 進(jìn) 復(fù) 合 : “ ” 料 材 的 現(xiàn) 狀 和 展 望 的 報(bào)告 大 會(huì) 報(bào)告 文 章 有 復(fù) 合 材 料 在軍事 上 應(yīng) 用 研究 現(xiàn) 狀 與 展 望 人 。 “ ” 。 ( 趙 稼 祥 、 “ 航 天 用 復(fù) 合 材 料 的 應(yīng) 用研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 ” ( ” ( 王曼霞 、 “ 我國(guó)先進(jìn) 復(fù) 合 材 料樹(shù) ” ( 脂基體 的發(fā) 展 “ 。 宋煥 成 、 “ 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 的 進(jìn)展 ” ( ” ( “ 吳 人潔 “ 復(fù)相 陶 瓷 郭景 坤 ” ( 、 人 工 結(jié) 構(gòu) 化 材料 的 力 學(xué) 行 為 的 研 究 方 法 、 顧震隆 復(fù) 合 材 料 損 傷 與 斷 裂研 究 進(jìn) 展 , 沈 、 真 陳 紹 杰 在 會(huì) 上 介 紹 了航 空 航 天 部 科 學(xué) 技 術(shù) 委 員會(huì) 編 著 的 復(fù) 合 材 料 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 此 會(huì)議 1 文 集共 收 集 了 論 文 9 8 篇 論 文摘要 3 9 篇 會(huì)議 期 間 全 體 代 表 參 觀 了 北 京材 料 工 藝 研 究 所 。 北 京 復(fù) 合 材料 與 結(jié) 構(gòu) 試 制 廠 和 性能 測(cè) 試