薄壁结构的机械破损模式

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1、薄壁结构的机械破损模式一总结摘要这篇论文讨论了对薄壁结构残余应力预估的最主要的现代方法，裂纹驱动力等参数的线性弹性应力强度因子及其塑性区校正扩展成最终屈服条件，裂纹尖端张开位移G5,裂纹尖端张开三角CTOA,内聚力模型参数，分离能，临界拉应力和临界分离以及G-T-N类型的损伤模型参数对于模拟飞机和加筋板的优缺点将被说明和讨论。另外，现代非不可分割的结构的特殊方面产生的挑战也要被解决，这些包括有多处损伤，裂纹偏差和分支，焊接残余应力，化合物的强度不匹配以及骨架结构的问题，例如剥落。列举大量的例子来说明各种方法的潜力。1.0介绍在许多工业领域中，薄壁

2、结构都是一种重要的基本结构，例如航空，造船，桥梁，工业制造，管道以及其他方面。他们rh较轻的材料和高强度材料单独或混合一起通过现代悍接技术如激光照射或者摩擦起火焊接技术组合在一起，或者为Y减轻重量连接在一起而批量制造的。力了避免严重的错误，不得不采用了有效的缺陷评估方法，它可以考虑到薄壁结构的特征特性，如对结构来说更重要的明显的稳定裂纹扩展，加劲元素的影响和其他项目。在过去的几个世纪里，发展出了许多的方法，既可应用于亚临界的裂纹扩展，又可应用于最后薄壁集合形状结构，其屮的一些方法以及已经用于工业设备，而其他的方法相对较新，但即使建立的方法一次次的

3、被重新评估，当介绍新的材料或新的设计原则或当新的评价方法出现在计算机技术里，就可以进行更准确的预测。这篇论文的目的是对模拟稳定裂纹扩展和失败的现存方法的一次总结。确切的说它被限定在面积和体积范围内，而且不可能概括在过去儿个世纪里对薄壁结构疲劳破坏进行的大量实验。2.基本方法和参数2.1.应力强度因子概念2.1.1.应用范围现在，线性可变应力强度因子作为很早的描述裂纹应力场参数已被广泛接受。它可应用于微型屈服条件T,即只要韧带屈服参数Lr不大于0.5。初带屈服参数既讨命名为应用载荷和屈服载荷比，也可命名为F和Fy之比，在含裂纹的结构中，Lr=F/F

4、v,或者净截而应力和材料屈服强度之比，Loref/0y,定义相同但书写方式不一样.屈服载荷Fy是未产生裂纹韧性转换成塑性时的载荷。它标记着从包含屈服到净截面屈服。对于非硬化材料表现形式來说，屈服载荷是裂纹结构所能维持的最大载荷，因而通常作为极专业术语a裂纹长度（M（T）试样的裂纹长度的一半）ao扩展之前初始裂纹深度aeff可修复塑性区裂纹长度（公式（4））Ak,Bk拟合参数（公式（1））B样品厚度（在零部件中是指t）E弹性模量（杨氏模量）E*有效杨氐模量（E相对于平而应力；E/（1-u2）相对于平而应变）f（Lr）韧带屈服修正函数（SINTAP/

5、FITNET）f*损伤变量（GTN损伤模式，公式（12））F负荷（通用术语），另指拉伸力Fj根据GKSS和ESIS为K-R曲线的有效性标准Fy净截面屈服载荷（通川术语，另指拉伸屈服压力）Fvb基本材料的屈服载荷（焊接件）Fym等效失配校正的屈服载荷Fyw焊接金属的屈服载荷K应力强度因子（K因子）K.I模式应力强度因子KP.主要载荷I模式应力强度因子Ksi平均载荷I模式应力强度因子KPS用于测定V的辅助功能K,c平谢应变破损强度Kp“韧带屈服校正”K因子（3.2章，图21）Kc儿何相关的断裂韧性（图1〉Keff塑性区校正K因子KR基于K或Keff裂

6、纹扩展阻力曲线Lr韧带屈服参数Lmaxr塑性破坏极限值M强度不匹配度（公式（22））NSINTAP/FITNET用应变硬化指数（公式（16））ql,q2，q3固定参数（GTN损伤模式；公式（12））R（e）单轴应力与塑性应变曲线（GTN损伤模式；公式（12））R,L圆柱半径与弯曲加筋板架间距RpO.2校样压力Rm单轴拉仲强度t平板厚度tO参照ASTME399平面应变条件的板的厚度（公式（2））TO最大的持续拉伸应力（闪聚力模型）V主压力和次压力相互作用的修正因子（公式（20））wY试样宽度（M（T）试样宽度一半）K因子解法几何功能P膨胀系数50临

7、界位移（內聚力模式）8裂纹尖端张开位移（CTOD）§5根据图6定义CTOD：SINTAP/FITNET薄壁模块5eC5的可变成分△a稳定裂纹扩展△ac不稳定性的稳定裂纹扩展AamaxR曲线的有效性标准（不同方法）（公式（6）•（8））4>轧制方向的试样取向（图22）小裂纹尖端张开角（CTOA）ro入V分离能（内聚力模式）双轴拉伸载荷系数（图23）泊松比0应力0kk流体静应力0eq等效应力0ref净截面参考应力0Y屈服应力（通用术语）oYB基本平而材料的屈服应力（焊接件）oYW焊接金属的屈服强度（焊接件）缩写ASTM美国材料试验协会B7910失效评

8、估标准（英国标准）c（w）楔形加载试样的裂纹线C(T)紧凑拉伸试样CDF裂纹趋势力CFK碳纤维增强塑料CTOA裂纹尖端张开角ESIS裂纹