梁壁板螺栓连结构跨板失效随机性试验及机理研究

两个板连接一起是工程结构中常见的连接方式,在交变载荷作用下,若其中一个板连接孔先出现裂纹并扩展,含裂纹板的刚度减小会导致两板间承力重新分布,其后裂纹是继续沿着出裂的板继续扩展到断裂失效,还是跨越到另一个板继续裂纹扩展,是一个需要进行深入研究的问题,对于寿命评估和裂纹检测具有重要工程意义。本文制备了飞行器结构梁和壁板螺栓连接结构,通过试验和模拟,研究了梁壁板螺栓连接件疲劳载荷下损伤规律及连接板疲劳裂纹的板间跨越贯穿现象,并利用三维裂纹扩展模型揭示连接结构在疲劳载荷作用下结构细节的疲劳损伤机理。疲劳试验表明在相同应力水平下,疲劳损伤裂纹的萌生点在螺栓孔边产生,但出现位置具有随机性,在多排铆钉孔连接情况下,每排都出现了初始疲劳裂纹;发现连接板间断裂方式既有壁板疲劳断裂,也出现了裂纹的跨越而导致梁壁板同时断裂现象,分析发现裂纹从壁板跨越到梁是由于梁的螺栓孔处存在缺陷或次生裂纹出现而导致的;用三维细节方法分析了裂纹初始偏转角、萌生方向和萌生点对裂纹扩展的影响,初始偏角会使得裂纹在扩展的前中期表现出扭曲扩展,但短期扩展后基本表现为I型裂纹扩展,裂纹萌生在连接孔底边时和初始裂纹偏角都会延长裂纹扩展寿命。

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本文档关键词:螺栓,壁板,随机性,结构,机理