刘彦杰 高小青 李明强

复杂应力状态下7085铝合金失效破坏试验与数值研究

刘彦杰 高小青 李明强

（航空工业第一飞机设计研究院 西安 710089）

本文在损伤力学和金属延性断裂理论的框架下，通过设计多种局部细节特征的元件级试验件，研究7085铝合金材料在不同应力状态下的破坏性能。通过试验与有限元分析相结合，建立7085铝合金材料断裂塑性应变与应力状态参数（应力三轴度）间的关系，作为金属材料失效判据。最后，通过接头结构破坏试验，验证失效判据的预测精度，试验与数值仿真结果表明通过本文设计的元件级试验件获取的材料应力三轴度-断裂应变失效判据能有效预测复杂应状态下接头结构的失效行为。

复杂应力状态；接头结构；延性断裂；断裂应变失效准则；有限元分析

0 引言

现代飞行器日益复杂的结构形式和载荷作用，对飞行器结构精细化设计提出了极高的要求。对金属主承力结构，诸如关键接头、加强框等实体结构的极限承载能力以及破坏形式进行高精度数值预测是金属主承力结构精细化设计与验证的关键。然而，现行工程设计手段主要依赖经验公式以及标准材料断裂性能进行粗定量分析，难以对具有复杂细节特征的结构进行高精度失效破坏分析。

金属实体结构的失效破坏属于金属材料在复杂应力状态下的破坏行为。试验与理论研究表明，金属材料在复杂应力状态下的破坏行为有别于单一应力状态下材料的破坏行为，呈现出与应力状态强相关的特性。……