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高速动车组S38C车轴疲劳强度及剩余寿命评价
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作者 秦庆斌 吴圣川 +4 位作者 胡雅楠 刘宇轩 康国政 王文静 马利军 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期840-850,共11页
本文通过实验获得S38C车轴的残余应力场、基本力学性能和断裂性能,采用表面单位压力法及二次迭代,在实物车轴中重建出径向梯度分布的压缩残余应力,基于实测载荷谱进行含缺陷S38C车轴的剩余寿命预测.分析结果表明:残余压应力对裂纹扩展... 本文通过实验获得S38C车轴的残余应力场、基本力学性能和断裂性能,采用表面单位压力法及二次迭代,在实物车轴中重建出径向梯度分布的压缩残余应力,基于实测载荷谱进行含缺陷S38C车轴的剩余寿命预测.分析结果表明:残余压应力对裂纹扩展有显著的抑制作用,深度小于4 mm的初始裂纹不扩展;经典Paris方程和NAS-GRO方程估算寿命分别约为28.5万公里和89.3万公里.当深度大于7 mm时,裂纹扩展速率迅速增大,因此,把7 mm作为S38C车轴损伤容限分析止裂判据比较合理.研究方法和结果对于含缺陷表面强化铁路车轴的疲劳强度及剩余寿命评价具有重要意义. 展开更多
关键词 损伤容限设计 疲劳寿命 压缩残余应力 表面强化 高速列车
粉末涡轮盘夹杂缺陷的超声检出概率 预览
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作者 沙正骁 刚铁 梁菁 《无损检测》 2019年第4期24-29,共6页
缺陷的检出概率是零件损伤容限设计和寿命预测的重要基础数据。针对发动机中的关键转动件——粉末涡轮盘中的夹杂缺陷,进行了超声检出概率研究。制作了不同埋深不同孔径的平底孔人工缺陷试样,模拟粉末盘中的非金属夹杂缺陷。采用6组探... 缺陷的检出概率是零件损伤容限设计和寿命预测的重要基础数据。针对发动机中的关键转动件——粉末涡轮盘中的夹杂缺陷,进行了超声检出概率研究。制作了不同埋深不同孔径的平底孔人工缺陷试样,模拟粉末盘中的非金属夹杂缺陷。采用6组探头的超声水浸分区聚焦检测工艺对上述人工缺陷试样进行检测,获得了不同缺陷的超声检出概率数据,并绘制出缺陷检出概率(POD)曲线。结果表明,采用特定的检测工艺,在95%的置信水平下,以90%概率检出的缺陷当量尺寸为0.167mm。 展开更多
关键词 损伤容限设计 粉末盘 超声检测 缺陷检出概率 人工缺陷
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一种基于低周疲劳特性的含缺陷车轴剩余寿命预测模型 预览 被引量:2
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作者 王玉光 吴圣川 +2 位作者 李忠文 周平宇 马利军 《铁道学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期27-32,共6页
车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测... 车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测周期,迫在眉睫。基于平面应力Ⅰ型裂纹尖端修正的RKE奇异场和循环塑性应变能准则,考虑应变硬化材料的小范围屈服行为,通过引入适用于正负应力比的裂纹闭合函数实现对裂纹闭合与近门槛区行为的模拟,提出一种基于材料低周疲劳特性的伤损车轴疲劳裂纹扩展寿命模型。结果表明,该模型的预测曲线与不同厚度标准试样得到的疲劳开裂数据吻合良好,可以用于承受典型旋转弯曲加载的铁路车轴的剩余寿命预测。 展开更多
关键词 高速列车 疲劳裂纹扩展 低周疲劳 损伤容限设计 裂纹闭合行为
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考虑压装和实测动应力的含缺陷空心车轴剩余寿命评估 被引量:2
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作者 徐忠伟 吴圣川 +2 位作者 段浩 康国政 马利军 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期656-665,共10页
实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压... 实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压装区和轴身等5个部位插入垂直于车轴中心线的半椭圆形裂纹,对含缺陷车轴进行损伤容限分析和剩余寿命评估.研究发现,对于深度为2 mm的单个半椭圆形表面裂纹,含缺陷轮-轴卸荷槽、轴肩、轮-轴压装区和齿-轴压装区的可运行总寿命分别约为7.9×10~4,58.7×10~4,372.5×10~4和823.9×10~4 km,由于轴身中部的裂纹尖端为典型的压缩应力状态,判定其不扩展.分析结果为我国更高速度级空心车轴安全设计与可靠服役提供了重要的理论依据和科学支撑. 展开更多
关键词 高速列车 疲劳裂纹扩展 残余应力 疲劳寿命 损伤容限设计
航空高性能铝合金材料的基础研究 被引量:1
5
《中国科技成果》 2016年第17期18-19,共2页
德国容克公司1919年在F-13飞机上开启了铝合金应用的先河。随着飞机设计理念由强度设计、安全设计发展到损伤容限设计,对铝合金材料性能不断提出了新挑战,由最初要求高强度发展为追求高综合性能(高强度、高韧性、高耐蚀、高抗疲劳、... 德国容克公司1919年在F-13飞机上开启了铝合金应用的先河。随着飞机设计理念由强度设计、安全设计发展到损伤容限设计,对铝合金材料性能不断提出了新挑战,由最初要求高强度发展为追求高综合性能(高强度、高韧性、高耐蚀、高抗疲劳、高耐损伤性能以及适合于厚截面板材与锻件制造的高淬透性或低淬火敏感性)。 展开更多
关键词 铝合金材料 材料性能 基础研究 航空 损伤容限设计 淬火敏感性 强度设计 设计理念
45钢的疲劳裂纹扩展速率及其工程构件的寿命预测 预览
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作者 郭昭桥 权淑丽 马鸣图 《理化检验:物理分册》 CAS 2016年第12期854-858,共5页
在常温下对调质态和正火态45钢紧凑拉伸试样进行了疲劳裂纹扩展速率试验,并根据Paris公式确定了两种状态试样在稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率;分析了含缺陷的45钢工程构件的张开型(Ⅰ型)裂纹尖端的应力强度因子,然后采用损伤容限设... 在常温下对调质态和正火态45钢紧凑拉伸试样进行了疲劳裂纹扩展速率试验,并根据Paris公式确定了两种状态试样在稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率;分析了含缺陷的45钢工程构件的张开型(Ⅰ型)裂纹尖端的应力强度因子,然后采用损伤容限设计原则,根据断裂力学试验结果计算了构件的疲劳裂纹扩展寿命,并进行了含缺陷45钢构件的动态弯曲疲劳试验,以验证理论推算的合理性。结果表明:正火态45钢的疲劳裂纹扩展速率略大于调质态45钢的;采用损伤容限设计原则估算的含缺陷45钢构件的疲劳裂纹扩展寿命为2.3×10^6次,与动态弯曲疲劳试验结果相吻合。 展开更多
关键词 45钢 疲劳裂纹扩展速率 损伤容限设计 疲劳寿命预测 动态弯曲疲劳试验
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民用飞机机身壁板纵向搭接结构损伤容限分析 预览
7
作者 张今 《中国科技信息》 2015年第5期199-200,共2页
本文介绍了损伤容限分析流程,结合NASGRO裂纹扩展分析软件,给出机身壁板纵向搭接结构的裂纹扩展分析方法。 概述 中国民用航空规章CCAR25部和美国联邦航空条例FAR25部等各国的适航条例均明确规定,新研制的民用飞机必须按损伤容限... 本文介绍了损伤容限分析流程,结合NASGRO裂纹扩展分析软件,给出机身壁板纵向搭接结构的裂纹扩展分析方法。 概述 中国民用航空规章CCAR25部和美国联邦航空条例FAR25部等各国的适航条例均明确规定,新研制的民用飞机必须按损伤容限设计,除非损伤容限无法实现。NASGRO软件由NASA、Southwest Research Institute等机构共同开发,FAA认可,并被全球航空宇航领域的客户广泛采用的一款断裂力学和疲劳裂纹扩展分析软件。本文把机身壁板纵向搭接结构的典型开裂模式,简化为NASGRO软件的分析模型,给出了民用飞机机身壁板纵向搭接的损伤容限分析方法。 展开更多
关键词 损伤容限分析 民用航空 飞机机身 搭接 壁板 结构 疲劳裂纹扩展 损伤容限设计
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DETERMINATION OF CRACK SURFACE DISPLACEMENTS FOR A RADIAL CRACK EMANATING FROM A SEMI-CIRCULAR NOTCH USING WEIGHT FUNCTION METHOD
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作者 Dihua Tong Xueren Wu 《固体力学学报:英文版》 SCIE EI CSCD 2015年第3期305-312,共8页
A radial crack emanating from a semi-circular notch is of significant engineering importance. Accurate determination of key fracture mechanics parameters is essential for damage tolerance design and fatigue crack grow... A radial crack emanating from a semi-circular notch is of significant engineering importance. Accurate determination of key fracture mechanics parameters is essential for damage tolerance design and fatigue crack growth life predictions. The purpose of this paper is to provide an efficient and accurate closed-form weight function approach to the calculation of crack surface displacements for a radial crack emanating from a semi-circular notch in a semi-infinite plate.Results are presented for two load conditions: remote applied stress and uniform stress segment applied to crack surfaces. Based on a correction of stress intensity factor ratio, highly accurate analytical equations of crack surface displacements under the two load conditions are developed by fitting the data obtained with the weight function method. It is demonstrated that the WuCarlsson closed-form weight functions are very efficient, accurate and easy-to-use for calculating crack surface displacements for arbitrary load conditions. The method will facilitate fatigue crack closure and other fracture mechanics analyses where accurate crack surface displacements are required. 展开更多
关键词 径向裂纹 表面位移 函数方法 缺口 疲劳裂纹扩展 测定 损伤容限设计 断裂力学参数
直升机旋翼复合材料结构损伤容限设计中的问题 被引量:3
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作者 黄文俊 程小全 赵军 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期67-72,共6页
对直升机旋翼复合材料结构的特点、旋翼结构损伤容限设计特点和要求进行了介绍;根据国内旋翼结构设计的工作经验,总结了旋翼复合材料结构损伤容限设计的主要研究内容;给出了旋翼损伤确定方法、损伤与旋翼动态特性之间的耦合分析、各... 对直升机旋翼复合材料结构的特点、旋翼结构损伤容限设计特点和要求进行了介绍;根据国内旋翼结构设计的工作经验,总结了旋翼复合材料结构损伤容限设计的主要研究内容;给出了旋翼损伤确定方法、损伤与旋翼动态特性之间的耦合分析、各类损伤量临界值的确定方法等关键技术。结果表明:深入开展直升机旋翼复合材料结构损伤容限分析与设计技术的研究,对提高直升机旋翼的使用寿命、直升机的飞行品质和飞行安全具有极其重要的意义。 展开更多
关键词 直升机旋翼 复合材料 桨叶 桨毂 损伤容限设计
基于Solidworks的抽油杆疲劳损伤界限值计算 预览
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作者 刘升献 邱亚玲 +1 位作者 颜凌宇 张维 《科技信息》 2013年第11期89-90,共2页
通过对含缺陷抽油杆的疲劳损伤力学研究,采用Solidworks软件的Simulation功能计算含缺陷抽油杆的最大等效应力,结合疲劳强度理可以确定舍缺陷抽油杆的疲劳源界限值。相比于传统实验方法,本文的计算方法提高了疲劳损伤界限值研究的效... 通过对含缺陷抽油杆的疲劳损伤力学研究,采用Solidworks软件的Simulation功能计算含缺陷抽油杆的最大等效应力,结合疲劳强度理可以确定舍缺陷抽油杆的疲劳源界限值。相比于传统实验方法,本文的计算方法提高了疲劳损伤界限值研究的效率,这在实际应用中具有重大意义。 展开更多
关键词 SOLIDWORKS 界限值 有限元分析 损伤容限设计 抽油杆
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非对称斜耳片钉孔单边穿透裂纹应力强度因子计算研究 预览 被引量:1
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作者 伍黎明 何宇廷 +1 位作者 张腾 张海威 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期 39-43,共5页
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,... 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。 展开更多
关键词 非对称斜耳片 有限元法 余弦分布载荷 应力强度因子 损伤容限设计
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基于损伤容限设计的冶金桥式起重机疲劳寿命研究 预览
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作者 杨金堂 周诗洋 《武汉科技大学学报:自然科学版》 CAS 2012年第2期 113-115,共3页
以180t×24.85m冶金桥式起重机为研究对象,通过无损探伤发现桥架北主梁的下盖板上有裂纹,应用有限元分析和损伤容限设计方:去对起重机裂纹的疲劳寿命进行计算。结果表明,起重机裂纹扩展到临界尺寸需要大约5年的时间。
关键词 疲劳寿命 冶金桥式起重机 损伤容限设计
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基于损伤容限设计理论对某40Cr钢轴的表面缺陷的判定
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作者 要承勇 王永江 杨维 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期453-456,共4页
依据损伤容限设计理论,计算了某振动轴轴表面缺陷的裂纹扩展趋势和剩余强度。结果表明,该轴在裂纹尺寸小于91mm,剩余强度高于466MPa,在4.4×104次寿命期间内使用,仍然是安全的。文中还对为确保轴的安全性和可靠性,提出了在寿命期... 依据损伤容限设计理论,计算了某振动轴轴表面缺陷的裂纹扩展趋势和剩余强度。结果表明,该轴在裂纹尺寸小于91mm,剩余强度高于466MPa,在4.4×104次寿命期间内使用,仍然是安全的。文中还对为确保轴的安全性和可靠性,提出了在寿命期间内对轴损伤检查的一些措施。 展开更多
关键词 振动轴 损伤容限设计 裂纹扩展 剩余强度 损伤检查
基于损伤容限设计的疲劳裂纹扩展寿命估算 预览 被引量:3
14
作者 赵志平 李新勇 《机械研究与应用》 2010年第3期 42-43,共2页
从损伤容限设计概念出发,以断裂力学理论为基础,在承认零构件内具有初始缺陷的基础上,应用著名的Par-is裂纹扩展速率公式,以对1020冷轧薄钢板在承受单轴恒幅循环载荷下的寿命次数的估算为例,介绍了一种简单实用的疲劳寿命估算方法,从而... 从损伤容限设计概念出发,以断裂力学理论为基础,在承认零构件内具有初始缺陷的基础上,应用著名的Par-is裂纹扩展速率公式,以对1020冷轧薄钢板在承受单轴恒幅循环载荷下的寿命次数的估算为例,介绍了一种简单实用的疲劳寿命估算方法,从而为技术人员在进行含裂纹件的疲劳裂纹扩展寿命计算中提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 疲劳 损伤容限设计 疲劳裂纹扩展 寿命估算
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疲劳设计方法简介 预览 被引量:2
15
作者 魏伟 于国红 《化学工程与装备》 2009年第12期 143-145,共3页
疲劳破坏是零构件的主要失效形式。本文主要介绍了几种常用的抗疲劳设计方法——无限寿命设计、安全寿命设计、损伤容限设计、耐久性设计。各种方法不是相互取代,而是相互补充的。不同构件,不同情况,应当采用不同方法。
关键词 疲劳设计 无限寿命设计 损伤容限设计 耐久性设计
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飞机结构的耐久性与损伤容限设计 预览 被引量:15
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作者 王远达 梁永胜 王宏伟 《飞机设计》 2009年第1期 37-43,共7页
飞机结构设计思想随着航空技术的发展而不断进步,经历了从静强度、动强度、疲劳强度到断裂强度的变化过程,耐久性/损伤容限设计是当前飞机结构设计规范的核心方法。本文归纳了飞机结构设计思想的发展历程,重点讨论了耐久性/损伤容... 飞机结构设计思想随着航空技术的发展而不断进步,经历了从静强度、动强度、疲劳强度到断裂强度的变化过程,耐久性/损伤容限设计是当前飞机结构设计规范的核心方法。本文归纳了飞机结构设计思想的发展历程,重点讨论了耐久性/损伤容限设计的基本思想、基本理论和基本方法,有助于深入理解该设计思想的本质。 展开更多
关键词 耐久性设计 损伤容限设计 飞机结构设计思想
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某机平尾大轴断裂损伤容限评定分析 预览 被引量:2
17
作者 李戈岚 吴斌 戚岩 《飞机设计》 2007年第3期 28-32,51,共6页
根据某机平尾大轴在做疲劳试验时突然发生完全断裂,究其原因进行了损伤容限评定分析,并得出了分析结论:由于管壁腐蚀穿透裂纹已大于疲劳载荷谱工作应力所对应的临界裂纹长度,因此裂纹产生了不稳定扩展,换句话说,也就是疲劳载荷谱... 根据某机平尾大轴在做疲劳试验时突然发生完全断裂,究其原因进行了损伤容限评定分析,并得出了分析结论:由于管壁腐蚀穿透裂纹已大于疲劳载荷谱工作应力所对应的临界裂纹长度,因此裂纹产生了不稳定扩展,换句话说,也就是疲劳载荷谱工作应力已大于腐蚀裂纹长度所对应的剩余强度要求值,因此导致了该大轴突然发生快速断裂。 展开更多
关键词 断裂 裂纹扩展 损伤容限设计 损伤容限评定 临界裂纹 剩余强度
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LB300驱动桥壳疲劳寿命研究 预览
18
作者 鞠秀燕 鱼兰琼 马文 《内燃机与动力装置》 2007年第4期 30-34,共5页
本文结合损伤容限设计方法,计算了一汽集团下属一汽山东汽车改装厂LB300冲焊结构驱动桥的临界裂纹尺寸,及初始裂纹为0.5mm时驱动桥壳的疲劳寿命。以此为据,结合超声波探伤验证手段,确定了LB300驱动桥壳的缺陷修复限值,经过实践应... 本文结合损伤容限设计方法,计算了一汽集团下属一汽山东汽车改装厂LB300冲焊结构驱动桥的临界裂纹尺寸,及初始裂纹为0.5mm时驱动桥壳的疲劳寿命。以此为据,结合超声波探伤验证手段,确定了LB300驱动桥壳的缺陷修复限值,经过实践应用,能够有效保证驱动桥壳的疲劳寿命。 展开更多
关键词 驱动桥 损伤容限设计 疲劳寿命 缺陷修复限值
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民用飞机结构裂纹扩展分析 预览 被引量:3
19
作者 斯而健 《民用飞机设计与研究》 2006年第4期 10-17,共8页
在飞机结构的损伤容限设计中,疲劳裂纹扩展分析是重要内容之一。它是民用飞机型号合格审定的基本要求,也是民机结构维护大纲编制的前提条件。
关键词 疲劳裂纹扩展 飞机结构 民用飞机 损伤容限设计 型号合格审定 结构维护 民机
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双排交错铆钉连接对接结构裂纹尖端应力强度因子分析 预览 被引量:4
20
作者 殷之平 黄其青 贾亮 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第11期 1311-1313,1364,共4页
双排交错铆钉连接对接结构是飞机进行损伤容限设计的重要结构件之一,其应力强度因子分析一直受到工程上的广泛关注。文中采用有限元方法,充分考虑不同开裂模式造成裂纹面上铆钉传力作用不同的特点,建立合理的铆钉传力模型,对双排交... 双排交错铆钉连接对接结构是飞机进行损伤容限设计的重要结构件之一,其应力强度因子分析一直受到工程上的广泛关注。文中采用有限元方法,充分考虑不同开裂模式造成裂纹面上铆钉传力作用不同的特点,建立合理的铆钉传力模型,对双排交错铆钉对接结构进行裂尖应力强度因子分析,给出计算曲线。分析中讨论了裂纹垂直与平行于对接缝两种开裂模式以及单向与双向两种受载模式,并分析了铆钉特定传力作用下的柔度效应。所得计算结果及分析结论对飞机结构损伤容限设计具有直接参考价值。 展开更多
关键词 铆钉连接 对接结构 应力强度因子 损伤容限设计
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