飞机蒙皮仿生耦合强化裂纹扩展规律与阻滞机理研究

基本信息
批准号:51705229
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:胡贇
学科分类:
依托单位:南昌大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖承地,钟敏,王晓辉,史皓良,石雅莹
关键词:
裂纹扩展规律耦合强化飞机蒙皮裂纹阻滞裂尖应力场
结项摘要

The integral fuselage connecting technology for aircraft skin and stringer has been one of the most important light-weight technology on modern advanced aircraft. Due to the lack of rivet hole, the integral fuselage cannot refuse the crack keeping grow just as fabricated technology does. It has weak ability on damage tolerance. Thus, to reveal the crack growth laws and crack blockage mechanism for aircraft skin is one of the most research area for improving its damage tolerance ability. Based on fatigue crack restraining principle of nature biological prototype, bionic coupled strength face which adapt to the aircraft skin scale is designed and prepared by laser alloying. Considering the mechanism of residual thermal stress into substrate regional stress, which induced by bionic unit processing, bionic coupling strengthening crack propagation simulation model is established, and then characteristic parameters for crack tip stress field is identified. Based on the crack growth test, crack propagation rate prediction model for aircraft skin bionic coupling strengthen surface is established, evolution mechanism between aircraft skin service performance and microscopic parameters is revealed. This program could provide a new crack prevention method for aircraft skin, and is also available to improve the damage tolerance ability for aircraft skin.

飞机蒙皮与桁条骨架之间的整体式壁板连接技术是现代飞机轻量化设计的关键之一。整体式壁板由于缺乏装配式铆接技术固有的止裂结构—铆钉孔,导致其损伤容限能力差,因此开展飞机蒙皮裂纹扩展规律与阻滞机理研究意义重大。本项目基于自然界抗疲劳生物原型止裂功能原理,设计与飞机蒙皮尺度相适应的仿生耦合强化功能表面并采用激光合金化进行制备。纳入仿生单元体加工诱导的残余热应力对基体区域应力作用机制,建立仿生耦合强化裂纹扩展仿真模型,实现裂尖应力场表征参量的有效甄别。继而通过裂纹扩展试验,发展飞机蒙皮仿生耦合强化裂纹扩展速率预测模型,构建仿生耦合下各微观拘束障碍参量与飞机蒙皮服役性能之间的形性演化机理。本项目研究将为飞机蒙皮提供一种新的裂纹阻滞方法,进而提高飞机蒙皮损伤容限能力。

项目摘要

近年来,整体式飞机蒙皮逐渐取代装配式以此来减轻整机的重量。但是,整体式壁板由于缺乏装配式铆接技术固有的止裂结构—铆钉孔,导致其损伤容限能力差,因此本项目开展了飞机蒙皮裂纹扩展规律与阻滞机理研究。基于自然界抗疲劳生物原型止裂功能原理,采用数字图像处理的方法提取了植物树叶,蜻蜓翅膀等生物特征,利用激光熔覆、激光喷丸等技术制备了仿生单元耦合体。通过实验以及有限元等方法证明了基于仿生学的激光熔覆、激光喷丸的方法可以进一步提高飞机蒙皮的抗裂性能。主要原因是裂纹在扩展时路径会出现偏折现象,这意味着需要消耗更多的能量来确保裂纹可以扩展,从而飞机蒙皮寿命得到延长。激光熔覆、激光喷丸等技术所引入的残余压应力是提升飞机蒙皮裂纹阻滞能力的关键。此外,基于BP神经网络以及蒙特卡洛法建立了适用于仿生激光喷丸的剩余疲劳预测模型,可以准确的预测试样的疲劳寿命。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
3

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021
4

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
5

秦巴山区地质灾害发育规律研究——以镇巴县幅为例

秦巴山区地质灾害发育规律研究——以镇巴县幅为例

DOI:
发表时间:2020

胡贇的其他基金

相似国自然基金

1

飞机风挡用化学强化铝硅酸盐玻璃强化机理及亚临界裂纹扩展行为

批准号:51402273
批准年份:2014
负责人:姜良宝
学科分类:E0201
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

THM耦合过程中深埋岩石裂纹扩展机理与变形破坏规律研究

批准号:51379065
批准年份:2013
负责人:阮怀宁
学科分类:E0905
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

楔块对裂纹疲劳扩展的阻滞效应研究

批准号:58975235
批准年份:1989
负责人:王炎炎
学科分类:E0511
资助金额:2.50
项目类别:面上项目
4

钢桥面板焊缝疲劳裂纹扩展规律与开裂失效机理研究

批准号:51478163
批准年份:2014
负责人:吉伯海
学科分类:E0805
资助金额:84.00
项目类别:面上项目