2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、機身加強框是民用飛機機體中常見的典型結(jié)構(gòu),加強框在飛機組裝或者使用過程中難以避免會有裂紋產(chǎn)生,而由裂紋引起的結(jié)構(gòu)強度降低導(dǎo)致致命性的災(zāi)難出現(xiàn),是飛機在研制過程中需要考慮的重要問題。為了保證加強框結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠符合適航規(guī)定的設(shè)計要求,需要對加強框進行損傷容限評定,而裂紋擴展分析則是損傷容限評定的重要內(nèi)容之一。
  本文立足于實際工程,根據(jù)機身加強框的結(jié)構(gòu)特點和載荷情況,進行裂紋擴展分析方法研究。獲取裂紋尖端應(yīng)力強度因子是進行裂紋擴展分

2、析的前提條件,目前僅有一些簡單的裂紋模型可以通過解析的方法得到。擴展有限元法作為一種新的數(shù)值計算方法,在求解應(yīng)力強度因子時,能夠反映復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式和承載情況,被廣泛的用于工程實際中的一些裂紋問題。本文借助大型通用有限元軟件 ABAQUS,利用擴展有限元法求解機身加強框裂紋尖端應(yīng)力強度因子,進行裂紋擴展壽命計算,其目的是為了提出新的裂紋擴展分析方法。然后將新方法的分析結(jié)果與傳統(tǒng)方法相比較,對兩者的差異性進行研究。另外,本文還研究了加強框腹

3、板上加強筋對框的裂紋擴展壽命的影響,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
  本文的主要工作內(nèi)容和取得的成果如下:
  1)本文在總結(jié)以往研究成果的前提下,提出了針對機身加強框結(jié)構(gòu)損傷容限評定和裂紋擴展分析的具體內(nèi)容和基本方法。系統(tǒng)性地分析了民用飛機機身加強框結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計特點和主要受載情況;詳細(xì)闡述了民用飛機結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計概念和評定流程;解析了裂紋擴展的相關(guān)知識和分析難點。明確裂紋尖端應(yīng)力強度因子是裂紋擴展分析中的關(guān)鍵因素。

4、  2)借助ABAQUS軟件平臺,建立了基于擴展有限元方法的應(yīng)力強度因子的求解方法。首先通過對有限寬平板單側(cè)邊緣穿透裂紋模型進行分析,探討了平板在軸向拉伸、對稱彎曲載荷作用下,應(yīng)力強度因子隨載荷大小和裂紋長度的變化規(guī)律,將結(jié)果與理論解析解進行比較;然后分析“L”型角材單側(cè)邊緣穿透裂紋模型,在角材兩直角邊不同寬度比例的前提下,施加軸向拉伸載荷,研究不同裂紋長度下的應(yīng)力強度因子,計算結(jié)果與相關(guān)參考文獻結(jié)果進行比較。對比結(jié)果發(fā)現(xiàn),其相對誤差在

5、可接受范圍之內(nèi),從而驗證此方法的可行性和準(zhǔn)確性。同時明確在ABAQUS軟件中,擴展有限元分析模型的建模方法和技巧;
  3)基于ABAQUS擴展有限元方法,提出一個新的用于分析機身加強框裂紋擴展壽命的計算方法。針對“C”型機身加強框結(jié)構(gòu)形式和承載情況,在初始裂紋假設(shè)和裂紋擴展路徑確定的前提下,首先利用ABAQUS軟件的擴展有限元法,計算得到裂紋長度與裂紋尖端應(yīng)力強度因子的關(guān)系;然后根據(jù)裂紋擴展擬合公式和破壞準(zhǔn)則編寫裂紋擴展分析程序

6、,計算裂紋擴展壽命;最后與傳統(tǒng)方法計算結(jié)果進行對比。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)方法較為保守,裂紋擴展壽命偏低,新的方法能夠較為真實的反映結(jié)構(gòu)形式和承載情況,裂紋擴展壽命偏高;
  4)采用擴展有限元方法,研究框腹板上的加強筋對機身加強框裂紋擴展壽命的影響。以加強筋寬度和距離加強框內(nèi)緣條高度兩個參數(shù)為基礎(chǔ),設(shè)定優(yōu)化方案,通過分析獲得不同優(yōu)化方案的裂紋尖端應(yīng)力強度因子,以及裂紋擴展壽命。研究結(jié)果表明,增加加強筋有利于降低機身加強框上應(yīng)力水平,

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