Výpočet šíření trhliny při zatěžování spektrem

Analysis of Fatigue Crack Growth under the Spectrum Loading

journal article - other

en

This article describes the methodology of numerical simulation of fatigue crack growth under the spectrum loading and its application on integrally stiffened panels manufactured using high speed cutting. A load sequence generated from the spectrum of B737 airplane similar to the standardized load sequence for flight simulation tests on transport aircraft wing structures TWIST was applied. The methodology starts by the determination of stress intensity factors from FEM results using crack closure technique. Subsequent crack growth analysis is done in NASGRO and uses a description of crack growth rates by the Forman-Newman-de Koning relationship. Two crack growth models were tested: non interaction and Willenborg model. Verification of analyses was based on tests of integral panels and CCT specimens performed under the spectrum loading at the IAE laboratory. In order to determine crack growth rate data, additional tests on CCT specimens using the constant amplitude loading were also carried out.

V příspěvku je popsána metodika numerické simulace šíření únavové trhliny při zatěžování spektrem a její použití v případě vyztužených integrálních panelů vyrobených vysokorychlostním obráběním. Je aplikována zatěžovací sekvence vygenerovaná ze spektra letounu B737 se strukturou obdobou standardní zatěžovací sekvenci dopravního letounu TWIST. Metodika simulace šíření trhliny je založena na stanovení součinitele intenzity napětí na základě výsledků napěťové analýzy konstrukce metodou konečných prvků postupem označovaným jako crack closure technique. Navazující výpočet šíření trhliny probíhá v programu NASGRO a používá popisu rychlosti šíření trhliny rovnicí Forman-Newman-de Koning. Byly aplikovány dva modely šíření trhliny – model nezahrnující interakci kmitů různých amplitud a Willenborgův model. Pro verifikaci výpočtů byly na Zkušebně letecké techniky leteckého ústavu uskutečněny únavové zkoušky integrálních panelů a CCT vzorků při zatěžování spektrem. Pro stanovení materiálových charakteristik byly navíc provedeny zkoušky na CCT vzorcích na jedné hladině zatížení.

This article describes the methodology of numerical simulation of fatigue crack growth under the spectrum loading and its application on integrally stiffened panels manufactured using high speed cutting. A load sequence generated from the spectrum of B737 airplane similar to the standardized load sequence for flight simulation tests on transport aircraft wing structures TWIST was applied. The methodology starts by the determination of stress intensity factors from FEM results using crack closure technique. Subsequent crack growth analysis is done in NASGRO and uses a description of crack growth rates by the Forman-Newman-de Koning relationship. Two crack growth models were tested: non interaction and Willenborg model. Verification of analyses was based on tests of integral panels and CCT specimens performed under the spectrum loading at the IAE laboratory. In order to determine crack growth rate data, additional tests on CCT specimens using the constant amplitude loading were also carried out.

šíření trhliny, zatěžování spektrem, únava materiálu, lomová mechanika, integrální vyztužené panely

crack growth, spectrum loading, fatigue, fracture mechanics, integrally stiffened panels

2007

01.11.2007

1211-877X

Letecký zpravodaj

2007

3

4