非对称斜耳片钉孔单边穿透裂纹应力强度因子计算研究

运用ANSYS软件建立非对称斜耳片受纵向拉载的平面有限元计算模型,在耳孔面上施加符合真实受载情况的余弦分布载荷;通过分析耳片量纲一裂纹长度a/R1、外内径比R2/R1、耳孔内径R1、裂纹斜切角β1和β2等参数对应力强度因子值的影响规律,拟合得到非对称斜耳片受纵向拉载的耳孔单边穿透裂纹尖端应力强度因子表达式;开展含不同孔边裂纹长度的非对称斜耳片剩余强度试验,将采用此方法计算得到的各试验件断裂时的临界应力强度因子值与试验数据进行对比,结果表明,拟合得到的应力强度因子表达式具有较高的计算精度;此计算方法同样适用于其他形式耳片结构,从而为工程上对飞机典型耳片结构的损伤容限设计与评估工作提供参考。

孔挤压对不同铝合金斜耳片疲劳性能的影响

采用芯棒直接挤压对7050和2A97铝合金斜耳片进行孔挤压强化,对比分析了其在孔挤压前后的疲劳性能,并通过OM、SEM、XRD、TEM及Abaqus软件,研究了两种合金的微观组织、疲劳断口形貌及残余应力分布。结果表明:孔挤压强化可有效提高两种合金斜耳片的疲劳性能,尤其对2A97斜耳片的提高效果更加显著,其疲劳循环周次提高幅度可达71.87%。耳片疲劳寿命得以提高的原因是经孔挤压后,两种耳片孔周围疲劳源的位置由孔内壁表面转移至孔内壁近表面处,疲劳源的数量也明显减少,并且在孔周围形成了位错胞状结构和残余压应力。2A97合金孔挤压强化效果较好主要是因为孔挤压后产生了较多处的细小位错环和较大的残余应力,使得其疲劳裂纹萌生和扩展速率的降低幅度较大而产生的。