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含裂纹螺接件应力强度因子三维有限元分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2011.10.10
  • 页码:121-126
  • 分类:V215[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术] O346[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]海军航空工程学院飞行器工程系,烟台264001, [2]海军航空工程学院青岛分院,青岛266041
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50675221 51075394)
  • 相关项目:南中国海腐蚀环境与疲劳载荷交替作用下飞机铝合金结构疲劳性能退化规律及跨尺度破坏机理研究
中文摘要:

对飞机结构螺接件来说,最主要的强度问题之一,是在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展。而目前对含裂纹螺接件的应力强度因子(Stress intensity factor,SIF)分析多以简化的二维有限元模型为主。为此,在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建含裂纹螺接件的三维有限元分析模型,通过分析得到不同损伤模式下的SIF与裂纹长度沿板厚度方向的变化曲线。结果表明,虽然螺接件孔边裂纹是复合型裂纹,但Ⅰ型SIF起主导作用,Ⅱ型和Ⅲ型SIF可忽略不计;在裂纹长度一定时,接触面处的SIF最大,外表面处最小,孔边双侧裂纹对称时的SIF大于孔边单侧裂纹情形;裂纹长度相同时,含沉孔螺接件接触面上的SIF大于直孔情形时相应的SIF,而外表面的SIF趋势则恰恰相反。

英文摘要:

One of the major strength problems for bolted joint of aircraft is the onset and growth of cracks due to fatigue loading.But at present,the analysis of stress intensity factor(SIF) for bolted joint with crack are mainly based on two-dimensional finite element model.For that,three-dimensional(3D)finite element model of a bolted joint with cracks has been developed using the non-linear finite element code MSC Marc.Issues in modeling non-linear touching,and the friction between the joint parts,and the pre-stress force of bolt are all taken into account.SIF solutions along the thickness of bolted joint are obtained for different damage models.The results show that KⅠ is dominant,and KⅡ and KⅢ have small contributions although the crack model beside hole is complex.SIF reaches maximum at the faying surface and minimum at the outside surface for all crack length.For a given crack length,SIF of a symmetric crack is always higher than the one of an asymmetric crack.SIF at the faying surfacing for countersunk is higher than that for straight hole for same crack length.But the trend of SIF at the outside surface is opposite.In other words,the type of fastener hole has a great influence on SIF of bolted joint.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
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  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603