M 塑性区校正 .......*..*..******..*....................................... 10 条带熔合塑性区连接 ..**.**..*.*******.................13 塑性区形状 ****........*....***................................................................ 14 裂纹尖端开口位移 ......*...*.**.**..*.......*.**.***** G *16 J 轮廓积分 G *..*..*...............**..**** G ***.*....................................17.J 与 ~OD 20 之间的关系 ....................................................屈服对裂纹尖端 %r~ 场的影响 .......*.*****..............21 厚度对裂纹尖端应力场的影响.................... ............ 25
描述了“3”ABsTnAcT 实验,揭示了 Fe-3Si 钢和普通碳钢板中缺口和裂纹前塑性区的三维特征。这些将平面应力状态定义为施加应力和板强度的函数。它们还为 DM(Dugdale - Muskhelishvili)模型作为平面应力下裂纹的试验性弹塑性解决方案提供了理论依据。描述了一种考虑加工硬化和速率敏感塑性变形的方法的改进方法。这样,无缺口拉伸性能(应力-应变曲线和面积减小)可用于计算塑性区尺寸、裂纹尖端位移和应变、裂纹延伸应力和断裂韧性,与实验结果一致。最后,该方法扩展到延性裂纹扩展,并用于计算
摘要:弹塑性分析是获取围岩力学特性的重要方法,但选择合理的分析方法却是一个难题。为探究围岩本构关系与屈服准则分析方法之间的差异,采用双线性本构关系与统一强度准则分析方法,对淮南煤业集团谢义矿王峰岗井−817 m 灭火材料仓处巷道围岩应力分布与变形特征进行分析,对比2种分析方法的计算结果,探讨原岩应力与支护阻力作用下巷道围岩塑性区半径与位移的演化规律。结果表明:与统一强度准则分析法相比,双线性本构关系分析法避免了中间主应力系数对结果的影响,切向应力分布曲线平滑。计算得到的隧道塑性区半径和周边位移分别为 4 365 m 和 87 373 mm,均大于统一强度准则分析方法的计算值。应力差是影响隧道围岩力学特性的主要因素,当应力差由 20.4 MPa 减小到 16.4 MPa 时,隧道塑性区半径和周边位移分别减小了 0.697 m 和 26.73 mm。研究为隧道围岩弹塑性分析方法的实际选择提供了理论参考。 关键词:双线性本构关系;弹塑性分析方法;应力差;隧道围岩;统一强度准则 1 引言
对电子束粉末床熔合 (PBF-EB) 和激光粉末床熔合 (PBF-LB) Inconel 718 的疲劳裂纹扩展行为进行了比较研究。PBF-EB Inconel 718 的裂纹遵循穿晶路径,扩展速度更快,而 PBF-LB 的裂纹遵循沿晶和穿晶路径的组合,其扩展速度较慢,与锻造对应物相当。PBF-EB Inconel 718 中的主疲劳裂纹在微观尺度上呈现锯齿状路径,由于加工硬化率非常低,裂纹表面附近有密集的滑移痕迹。基于裂纹尖端场的数字图像相关 (DIC) 分析,可以使用应变能密度标准成功预测 PBF-EB Inconel 718 中的疲劳裂纹锯齿路径,该标准规定裂纹扩展遵循从裂纹尖端到弹塑性边界的最小距离方向。对于 PBF-LB Inconel 718,主要的疲劳裂纹在低 Δ K 时是直的,但在中和高 Δ K 范围内发生严重偏转。初始晶间裂纹和主裂纹路径偏转之间存在明显的相关性。这表明,一旦裂纹尖端周围塑性区的累积损伤达到临界值,晶间裂纹就会形成疲劳裂纹的新前沿,导致主裂纹路径偏转。基于DIC的裂纹尖端场分析得出的弹塑性断裂力学参数rp和ΔCTOD可以定性预测PBF-LB Inconel 718的较低裂纹扩展速率。
Paris、Gomez 和 Anderson 提出了描述疲劳裂纹扩展 (FCG) 的先锋方法,表明 FCG 速率 da/dN 与应力强度因子 (SIF) 范围 Δ K [1] 有很好的相关性。基于这一想法,Paris 和 Erdogan 提出了经典抛物线方程 da/dN = A ⋅ Δ K m ,其中 Δ K = K max – K min 如果 K min ≥ 0 [2] ,该方程通常可以很好地模拟固定载荷条件下的第二阶段 FCG。已经提出了许多类似的方程来考虑由其他参数引起的相关 FCG 效应,例如峰值 SIF K max 或载荷比 R = K min /K max、SIF 范围 FCG 阈值 Δ K th 和断裂韧性 K C ,例如在 [3] 中进行了综述。另一种 FCG 模型是 Elber 的 da/dN = f ( Δ K e ffi ) 假设,该假设基于塑性诱导裂纹闭合 (PICC) 概念,其中,如果 K op > K min ,则 Δ K e ffi = K max – K op ,否则,如果 K op < K min ,则 Δ K e ffi = Δ K ,将 K op 定义为裂纹张开 SIF。通过测量裂纹板在载荷循环过程中的柔顺性,Elber 发现疲劳裂纹可能需要拉伸张开载荷 P op > 0 才能完全张开其表面,因为它们会在包裹它们的塑性尾流内生长 [4] 。然后他假设,只有在载荷 P > P op 下裂纹完全张开后,它们才能暴露尖端,并在其前方承受进一步的疲劳损伤,这样就假设 Δ K e eff 是 FCG 的实际驱动力 [5] 。Elber 的概念可以合理地解释许多 FCG 特性。它们可以解释例如假设裂纹尖端前的塑性区 pz OL 因
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。可以设想,在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要根源可能是疲劳裂纹的存在和增长,这也是本研究的主题。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。设想在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要来源,也是本研究的主题,可能是疲劳裂纹的存在和增长。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂