呼吸式裂纹梁的振动疲劳裂纹扩展耦合分析.pdf

J国机械工程第 21卷第 23期 2OlO年 12月J一半月 呼吸式裂纹梁的振动疲劳裂纹扩展耦合分析 刘 文 光 陈 国平 1．南京航 空航天大学，南京 ，210016 2．南昌航 空大学 ，南昌，330063 摘要 ：为提高结构振动疲劳分析 的精度 ，提 出一种呼吸式裂纹梁 的振动疲劳裂纹扩展耦合分析方 法。分析过程 中，采 用双线性 弹簧描述 呼吸式裂纹，广义的 Forman方程模 拟疲 劳裂纹扩展 ；运 用 Galerkin法把裂纹梁简化为单 自由度系统 ，振动分析与疲劳裂纹扩展计算交替进行 ，并考虑 了振动疲劳 裂纹扩展耦合行为。结果表 明，对于含裂纹结构的振动疲劳裂纹扩展 ，采用呼吸式裂纹可 以更客观地描 述振动过程和裂纹扩展现象；激励频率和阻尼效应对疲劳寿命具有重要影响，尤其对共振疲劳裂纹扩展 而 言 ，阻尼 效应特别 明显 。 关键词 ：振动疲劳；呼吸式裂纹 ；裂纹扩展 ；耦合分析 中图分类号 ：V2l6．3；V224 文章编号 ：l0O4一l32X(2010)23～2798—05 CouplingAnalysisofVibrationFatigueCrackGrowthforBreathingCrackedBeam IiuW enguang’ ChenGuoping 1．NanjingUniversityofAeronautics Astronautics，Naniing，210016 2．NanchangHangkongUniversity，Nanchang，330063 Abstract：A methodforcouplinganalysisofvibrationfatiguecrackpropagationwasproposedto improvetheanalysisprecision offatigue crack growth forbreathing crackedbeams．Doublelinear springwasusedtodepictbreathingerackandthemodifiedFormanequationwasemployedtosimulate crackpropagation．Andcrackedbeam wassimpliedtosingledegreeoffreedom system throughGaler— kinmethod and the coupling relation between vibration and fatiguecrack growth wasconsidered throughvibrationanalysisinsteadofcrackpropagationestimationcyclebycycle．Resultsindicatethat breathingcrackcandepictthevibrationcourseandthephenomenonoffatiguecrackgrowthobjective— ly，excitationfrequencyanddampinghasimportantinfluenceonthefatiguelife，especiallyobviouson resonancefatigue． Keywords：vibrationfatigue；breathingcrack；crack propagation；couplinganalysis 0 引言 到广泛的重视 。根据运动特征 ，工程结构的裂纹 在工程实践 中，含裂纹梁的振动 问题一直受 可分为张开式裂纹和呼吸式裂纹。长期 以来，人 们对含裂纹结构进行振动分析时，通常假定裂纹 收稿 日期 ：201O O1 05 始终处于张开状态 。然而，裂纹受到压力时将 基金项