[發(fā)明專利]一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410266931.6
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN104034576B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張侃;龐寶才;閆文偉;臧偉鋒;許飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京航信高科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉麗萍

1.一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于，先確定裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)件的結(jié)構(gòu)形式及含裂紋部分的材料，并確定材料的疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值ΔK_th；再確定結(jié)構(gòu)裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子；然后對裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)中的裂紋長度進(jìn)行估算，并進(jìn)行分段處理；最后根據(jù)分段情況，對載荷譜中低于疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值的應(yīng)力循環(huán)進(jìn)行刪除，形成各段裂紋長度對應(yīng)的載荷譜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于，具體過程如下：

步驟1：確定裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)件的結(jié)構(gòu)形式及含裂紋部分的材料，并針對不同的材料，根據(jù)試片試驗(yàn)測得疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值ΔK_th；

步驟2：確定結(jié)構(gòu)裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子

其中，應(yīng)力強(qiáng)度因子的函數(shù)表達(dá)式如下：

K＝f(β，σ，a)

式中：

σ—加載應(yīng)力；

a—為半裂紋長度；

β—構(gòu)型參數(shù)，與結(jié)構(gòu)構(gòu)型參數(shù)、裂紋長度有關(guān)；

其中，構(gòu)型參數(shù)β根據(jù)具體結(jié)構(gòu)查應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊求的或者采用有限元方法間接求得應(yīng)力強(qiáng)度因子；

步驟3：對裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)中的臨界裂紋長度進(jìn)行估算；

步驟4：對裂紋長度進(jìn)行分段處理，裂紋長度的劃分與后續(xù)試驗(yàn)的精度關(guān)系對應(yīng)，裂紋萌生階段及穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展階段，多分段，而對裂紋快速擴(kuò)展階段，分成一段；

步驟5：對載荷譜進(jìn)行截除，形成一系列新的載荷譜

根據(jù)步驟4中的分段情況，并結(jié)合步驟2中的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式，計(jì)算每段裂紋長度下對應(yīng)的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子值，采用疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值對載荷譜中的應(yīng)力值進(jìn)行截除，最終形成一系列試驗(yàn)用載荷譜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于：試驗(yàn)過程中，根據(jù)實(shí)際裂紋擴(kuò)展的長度選取不同的載荷譜進(jìn)行加載。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于：裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)中，臨界裂紋長度的確定有凈截面屈服方法、斷裂韌性判據(jù)、R曲線判據(jù)及COD判據(jù)，選擇其中的一種或者幾種估算得到對具體結(jié)構(gòu)的臨界裂紋長度a_c。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于：應(yīng)力強(qiáng)度因子的函數(shù)表達(dá)式為

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法，其特征在于：分段的方法根據(jù)截除載荷的標(biāo)準(zhǔn)而定，先確定截除的載荷大小σ_i，然后通過公式(5)計(jì)算相應(yīng)的裂紋長度a_i，那么對應(yīng)a_i時(shí)，刪除載荷譜譜中所有小于σ_i的應(yīng)力值從而簡化試驗(yàn)載荷譜，達(dá)到縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的，

ΔKth=σπa·secπaw---(5)]]>

其中，ΔK_th為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，w為板寬。