含裂纹铆接连接结构应力强度因子参数分析

【摘要】： 铆接连接结构是目前工程结构中大量应用的一种主要机械连接形式之一。当铆接连接结构中出现损伤裂纹时,每个铆钉所传递的载荷进行重新分配,从而影响每个铆钉载荷传递率。同时,如果裂纹继续扩展,扩展到一定程度后会致使结构发生突然破坏,从而有可能导致灾难性的后果。因此,对深入研究含裂纹的铆接连接结构具有明显的工程意义。 本文针对铆接搭接连接结构、对接连接结构和铆接、胶接混合连接结构进行了数值分析,利用三维块单元,结合接触单元,建立了相应的有限元模型,并利用数值分析软件进行了参数分析,重点研究由于裂纹的存在,对每个铆钉载荷传递率的影响规律,并进一步研究裂纹尖端的应力强度因子,为铆接连接结构的破坏分析提供理论与数值依据,从而进行合理的损伤容限设计。数值结果表明,当搭接板在第一个铆钉处出现裂纹时,第一个铆钉传递的载荷将减少,减少的载荷由其它铆钉来传递。由于铆接结构的载荷偏心引起的次弯矩作用,在相同的载荷作用下,较短裂纹的应力强度因子沿厚度的分布接近线性,随着裂纹长度的增加,应力强度因子沿厚度的分布呈非线性。