1990 年,Yoseph Bar-Cohen 为 USCG 研发中心撰写了一份报告 [8.1] 这份出色的报告调查了应用于有缺陷的复合板的各种 NDE 技术。然而,报告完成时,Bar-Cohen 博士还在麦克唐纳道格拉斯公司工作,而他研究 20 年后,这些技术仍然主要由航空航天业使用。在过去的二十年里,该行业已转向纤维含量更高、强度更高的层压材料。[8.2] 此外,该行业在各种 NDE 技术方面拥有更多的“现场”经验。FEA 技术已经发展到我们可以执行缺陷关键性分析的程度,以帮助我们评估在复合结构失效之前需要多大的缺陷。这有助于我们回答我们应该寻找多小的缺陷的问题。
1.0 目标。1.1 本研究的目的是探索和实验验证复合材料补片在防止裂纹扩展和延长铝钢船舶结构寿命方面的应用。复合材料补片通过降低裂纹尖端区域的应力,起到裂纹抑制器的作用。负载通过粘合层从基板转移到复合材料补片上。此外,复合材料补片的附加约束可以防止这些裂纹合并成更大的裂纹。存在预测复合材料补片配置有效性的分析能力,但此类分析需要特定的理想化和假设,必须通过实验验证才能将这项技术用于实践。我们提出的项目旨在将这项技术开发为铝钢船舶板层断裂修复的有用且可靠的工具,并促进其在工业上的接受和实施。
当今的船舶结构界正面临出现脂肪燃烧、应力腐蚀开裂和断裂的边缘,而这些现象此前仅被视为航空航天界的负担。这些问题源于高强度合金的基本性质。然而,如今在船舶结构中成功处理这些现象的前景比过去在航空航天结构中出现此类困难时的情况要好得多。高强度合金中疲劳、应力腐蚀开裂和断裂的可能性已被充分认识到,目前已有不同程度的技术可用于分析处理和控制。本文介绍了高强度合金随着强度水平的提高而对疲劳、应力腐蚀开裂和断裂敏感性的基本趋势。介绍了确保结构完整性的定量方法。
表 7 列出了本研究中考虑的细部类型。根据要考虑的复杂程度,列表可能更长或更短。之所以选择这个特定的列表,是因为它与 TSCF [3] 使用的列表非常接近。在制定此列表时,考虑因素之一是列表必须与本项目疲劳部分使用的列表兼容。该研究使用的细节列表比此处使用的列表详尽得多。例如,不包括任何类型的支架,也不包括一些细节,如中心线大梁。我们认为,细节列表越大,自由度的大幅增加意味着每次分析的样本量会减少,从而降低对结果的信心。由于腐蚀的可变性,在这种类型的研究中,重要的是获得尽可能大的样本量,以便任何统计数据都能准确反映现实。选择 TSCF 基本细节列表作为基础,既能满足简要概括性的要求,又能与疲劳研究兼容。
表 7 列出了本研究中考虑的细节类型。根据要考虑的复杂程度,列表可能会更长或更短。决定采用此特定列表是因为它与 TSCF [3] 使用的列表非常接近。在制定此列表时,考虑因素之一是该列表必须与本项目疲劳部分使用的列表兼容。该研究使用的细节列表比此处使用的列表更为详尽。例如,不包括任何类型的支架,也不包括一些细节,例如中心线大梁。人们认为,细节列表越大意味着自由度的大幅增加意味着每次分析的样本量减少,从而降低了对结果的信心。由于腐蚀的可变性,在这种类型的研究中,重要的是获得尽可能大的样本量,以便任何统计数据都能准确反映现实。选择 TSCF 基本细节列表作为基础,既能满足简要概括的要求,又能与疲劳研究兼容。
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