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MDYB-3航空有机玻璃疲劳裂纹特性的试验研究

肖健  
【摘要】: MDYB-3航空有机玻璃是一种已在部分国产机型上批量使用的工程材料。为了安全和经济地使用MDYB-3航空有机玻璃,有必要对此材料的疲劳和断裂特性进行系统的研究。为此,本文开展了MDYB-3有机玻璃的断裂参数、疲劳裂纹特性的试验研究和裂纹扩展机理分析。通过本文的断裂参数和疲劳裂纹特性的试验研究,并建立相应的分析模型,从而为评价有机玻璃的剩余寿命,确立座舱盖航空有机玻璃使用和维护准则提供基础。 本文研究了在恒幅正弦载荷下温度、频率和应力比对疲劳裂纹扩展的影响,给出温度和频率影响的定性分析,和应力比影响的定量分析,为建立疲劳裂纹扩展模型打下了基础。 本文讨论了有机玻璃疲劳裂纹扩展机理,提出,银纹的形成是裂纹形成和扩展的基础,从微观上解释了裂纹形成和扩展的原因,并结合金相分析结果,明确提出塑变诱导闭合和粗糙诱导闭合是有机玻璃疲劳裂纹面闭合的两个主要原因,成功的解析了裂纹面的闭合现象。并且对比几种典型的闭合模型推出适合MDYB-3航空有机玻璃的基于闭合机理的稳定疲劳裂纹扩展方程。 本文试验分析了变幅载荷对裂纹扩展的影响,证实了有机玻璃也存在超载迟滞现象,通过金相观察分析,提出超载迟滞的过程实际上是裂纹前缘萌生新的裂纹的过程的观点,同时提出超载迟滞的合理的解析,并且给出超载迟滞比,为随机载荷下疲劳扩展模型的建立提供了一个重要的参数。 论文还通过试验数据处理给出MDYB-3有机玻璃的两个重要的断裂参数:(1)应力比R=0时的疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)~(R=0),(2)厚度为9mm、室温下的准静态断裂韧度K_C,讨论提出应力比R对门槛值△K_(th)有影响,并且提出厚度、温度和加载速率是影响断裂韧度K_C的因素,为深入研究MDYB-3有机玻璃的断裂特性打下了基础。


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