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飞机蒙皮裂纹扩展有限元分析

王冲  
【摘要】:扩展有限元法是一种新的处理裂纹扩展问题的方法,其在继承传统有限法优点的同时,克服了网格划分繁琐和裂纹扩展后网格重新划分的缺点。本文应用扩展有限元法进行了飞机典型蒙皮连接钉孔裂纹扩展过程的数值模拟,研究了诸如埋头划窝,钉孔间距等钉孔细节对裂纹扩展寿命的影响。论文主要内容总结如下: 1.系统阐述了飞机结构损伤容限分析基本思想和实施过程。对比了几种应力强度因子的计算方法,提出扩展有限元法在保证精度前提下适用范围最广,计算效率最高。 2.针对ABAQUS无法自动实现裂纹扩展计算的缺陷,利用Excel宏程序编写了ABAQUS外部接口程序,实现了裂纹自动扩展功能。通过典型算例分析,并与行业标准软件NASGRO分析结果进行比较,验证了接口程序及扩展有限元法的正确性和实用性。 3.应用该接口程序对飞机典型蒙皮连接钉孔结构进行裂纹扩展分析。分析结果表明钉孔埋头划窝、过小的钉孔间距等细节会明显降低钉孔裂纹扩展寿命。通过大量的计算数据绘制了相关图表,量化了钉孔细节对裂纹扩展寿命的影响程度。 本文研究工作对飞机类似结构的裂纹扩展寿命分析和损伤容限评估具有实际工程应用价值和参考意义。


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