免费论文：焊接残余应力对裂纹扩展速率影响研究

 焊接结构因其质量轻，加工效率高，经济效益好等优点正逐渐替代传统铆钉螺栓连结方式，在飞行器结构制造中广泛应用。但焊接残余应力导致结构受载时应力分布变化，使焊接结构的疲劳断裂性能较母材结构发生改变，为其影响下结构的安全设计带来困难。

        针对焊接残余应力影响下的疲劳裂纹扩展阶段，在采用多种数值方法准确计算残余应力引起的应力强度因子基础上，根据NASGRO公式使用叠加法对焊接残余应力影响下的疲劳裂纹扩展速率进行了预测，并对该预测模型进行了相关分析。

       对于外加应力水平对预测结果的影响，首先应用Sobol全局灵敏度分析方法，对模型中外加应力变化引起的残余应力影响下应力强度因子重要性改变进行了计算，得到仅与结构材料及几何特征相关的外加应力下限；其次，根据不同断裂失效准则，以临界裂纹长度为研究量，结合图像分析的方式确定了特定残余应力影响下的外加应力上限，为试验应力水平的选取提供了依据。

       对于焊接残余应力对预测结果的影响，在对残余应力引起的母材疲劳裂纹扩展速率改变量简单分析基础之上，采用随机抽样多变量模型展开方法(RS-HDMR)分析了残余应力引起的应力强度因子在叠加法预测模型中的作用。计算结果表明残余应力是裂纹扩展速率变化趋势特征的控制量。

       最后对合理应力比范围内残余应力影响下的疲劳裂纹扩展a-N关系及扩展寿命进行了计算及对比分析。分析结果从裂纹扩展寿命的角度证明，采用叠加法对残余应力影响进行计算是合理的。

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