机身蒙皮壁板多位置损伤裂纹扩展寿命研究

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1、硕士学位论文机身蒙皮壁板多位置损伤裂纹扩展寿命研究研究生姓名：于朋涛导师姓名：冯振宇教授2015年04月30日分类号：V223密级：公开UDC：531.62学号：1201016中国民航大学硕士学位论文机身蒙皮壁板多位置损伤裂纹扩展寿命研究研究生姓名：于朋涛导师姓名：冯振宇教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：飞行器设计所在院系：航空工程学院论文答辩日期：2015年04月30日2015年4月30日TheResearchofCrackGrowthLifeforMSDonFuselagePanelADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofC

2、hinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYUPeng-taoSupervisedbyProf.FENGZhen-yuCollegeofAeronauticalEngineeringCivilAviationUniversityofChinaApril30,2015中国民航大学硕士学位论文摘要广布疲劳损伤(WidespreadFatigueDamage，简称WFD)是Aloha事故揭示出的一种新的结构疲劳破坏形式，是飞机结构持续完整性重大的威胁。多位置损伤(MultipleSiteDamage，简称MSD)是引起结构广布疲劳损伤破坏的重要原因，MS

3、D裂纹的形成、裂纹扩展及剩余强度问题的研究持续受到关注。民用飞机机身蒙皮纵向搭接部位是典型MSD敏感区域，纵向承载的多孔壁板MSD裂纹扩展寿命研究是多位置损伤敏感结构评定的基础。本文针对蒙皮壁板搭接部位的MSD裂纹问题做了以下研究：以组合法计算裂纹尖端应力强度因子为核心，通过归纳组合法计算多孔壁板孔边裂纹尖端应力强度因子的计算规律建立应力强度因子数据库，同时基于Paris裂纹扩展模型、壁板失效准则编程实现含MSD壁板的裂纹扩展寿命的计算。通过模拟裂纹萌生的概率性方法与计算裂纹扩展的确定性方法相结合，分析共线多孔壁板发生WFD的概率。基于随机的多裂纹开裂模式，通过建立的计算模型计算共线多孔壁板

4、多个结构细节裂纹随机萌生，多裂纹扩展的同时其余结构细节损伤积累，含多裂纹结构的剩余强度，得到一次随机的壁板因MSD失效的全过程。采用Monte-Carlo模拟法确定给定载荷条件下的多孔壁板失效概率以及WFD平均行为，并分析了多孔壁板的裂纹萌生寿命以及扩展寿命的相关性，得出二者中度负相关的结论。文章阐述了WFD评定的适航要求，并且讨论了基于WFD平均行为计算结果的检查开始点(InspectionStartPoint，简称ISP)及结构改装点(StructureModificationPoint，简称SMP)的确定方法，最后提出了一种基于给定置信度水平的检查间隔确定方法，并对可变间隔的确定方法进

5、行说明。本文的研究旨在提供一种可靠的飞机搭接蒙皮的WFD失效寿命的工程计算方法及多位置损伤的检查方案确定方法，为民用飞机表明适航标准中的WFD要求的符合性提供一种分析验证方法。关键词：广布疲劳损伤；多位置损伤；裂纹扩展；Monte-Carlo模拟；适航损伤容限评定I中国民航大学硕士学位论文AbstractWidespreadFatigueDamage(WFD)isakindofstructurefatiguedamagerevealedinAlohaaccident,whichisamainthreattoairplanesafety.Multiplesitedamage(MSD)isama

6、inreasoncausingWFDinairplanestructure.TheresearchaboutthebeingofMSDandfatigueprosperityofMSDcrackhasbeenreceivedmoreandmoreconcern.CivilaircraftfuselagelongitudinalskinlapistypicalstructurethatissusceptibletoMSD，theresearchofMSDcrackpropagationlifeinverticalbearingporousstructureisthefoundationofWF

7、Dsensitivestructureevaluation.AimingattheproblemofMSDcrackpropagationprobleminskinpanels,thecombinationmethodofcalculatingcracktipstressintensityfactorandthemutualinfluencebetweencracksisthecore.Basedonther