单峰压缩过载下纤维增强铝锂合金层板疲劳裂纹扩展性能分析及预测

摘要

纤维增强铝锂合金层板作为新型航空材料，疲劳裂纹是引发其失效的“致命杀手”。服役过载与层叠结构联合作用导致层板发生桥接-过载交互作用，以至裂纹扩展机理复杂、表征困难。针对此问题，对纤维增强铝锂合金层板在单峰压缩过载（典型飞行载荷工况）下的疲劳裂纹扩展性能进行分析及预测。首先，根据Mini-Twist谱载荷特征，设计并开展纤维增强铝锂合金层板在恒幅和单峰压缩过载条件（不同过载比）的疲劳裂纹扩展测试。其次，在相同应力水平下，对比恒幅载荷和不同过载比单峰压缩过载下数据，分析发现当过载比达到某一值后，层板裂纹扩展速率出现明显加速扩展效应。然后，基于层板裂纹扩展速率特征，对层板等效裂纹长度的裂纹扩展模型进行改进，并结合增量塑性损伤理论考虑压缩过载对恒幅疲劳裂纹扩展速率的影响，建立纤维金属层板单峰压缩过载下疲劳裂纹扩展预测模型。最后，通过模型曲线和实验数据进行对比分析，验证了模型的有效性。

关键词

纤维增强铝锂合金层板 / 单峰压缩过载 / 疲劳裂纹 / 加速效应 / 性能预测