整体翼梁结构断裂特性分析与研究

【摘要】：应用大型一体化整体结构代替传统铆接组合结构已成为当今国内外飞机结构研制的一大趋势，整体结构的优势主要在于结构承载能力强、结构重量轻，应力集中部位和潜在疲劳裂纹起裂源少，且加工工艺简单。但是，整体结构也存在一定的不足，由于其缺少铆钉孔这样的“天然”止裂元件而使得其破损安全性能受到不利影响，即这种整体结构的抗断裂特性相比常见的铆接组合结构的抗断裂特性有可能降低，正因为此，整体结构断裂特性分析成为当今工程技术领域，特别是航空工程技术领域新的关注点。 本文针对工程实际中整体翼梁的损伤容限设计问题，系统研究整体翼梁结构的抗断裂特性，应用工程有限元计算软件ANSYS，分析整体翼梁无裂纹结构应力，确定结构开裂模式；根据最大拉应力准则，分析裂纹扩展轨迹，采用有限元直接位移法，计算裂纹沿不同轨迹增长的裂纹尖端应力强度因子；讨论整体翼梁上筋条如宽度、高度、位置，有隔板与无隔板等结构参数变化对应力强度因子的影响；通过大量的分析计算，提供可直接为工程应用服务的应力强度计算曲线，给出可供飞机整体翼梁损伤容限设计参考的计算分析和结论。