整体机身壁板,由于其自身的诸多优点如制造成本低、有较长的疲劳寿命等,是近几年来世界飞机结构设计上一个新的研究方向。然而,这种低成本的整体结构,由于缺乏预期的损伤容限,从而抑制了它在实际中的应用,其断裂力学特性和损伤容限方法业已受到人们的关注。国外在这方面已做了很多研究,取得了一些相应的研究成果。而国内目前对这一新型的结构设计概念的研究才刚刚起步,基础理论和应用技术都相对薄弱,相关研究和资料也非常少见。 尽管如此,国外的研究经验为我们开展整体机身壁板断裂力学和损伤容限方法研究提供了很好的可供借鉴的基础。国外的研究表明,在整体机身结构中,裂纹转折被认为是一种潜在的非常重要的止裂机理。因此,准确地预测裂纹转折从而准确地预测裂纹扩展轨迹是整体结构断裂力学研究的一个重点内容。 因此,本文在国外文献的基础上,对裂纹转折的一阶和二阶理论以及材料裂纹尖端塑性区和断裂韧性各向异性对裂纹扩展路径的影响进行了描述。利用双悬臂梁试件,对裂纹转折现象进行了试验研究和相应的有限元模拟,并对裂纹转折条件以及特征长度γc和断裂韧性各向异性的影响作了对比分析。结合国内现有条件,给出了裂纹转折和裂纹扩展轨迹有限元模拟环境的实现途径,并针对某一整体加筋壁板中横向裂纹的裂纹转折行为进行了有限元模拟,分析了Τ-应力和不同特征长度γc值对裂纹扩展轨迹的影响。 由于现有技术较为薄弱,加之时间有限,文本在裂纹转折和裂纹扩展轨迹预测上的研究只是初步的。尽管如此,本文工作对现时国内开展的整体加筋结构裂纹转折与止裂特性的研究仍具有指导意义。