利用有限元方法和失效评估图分析裂纹位置与方向对Al7075-T651平板稳定性影响的研究

《Materials》：Analysis of the Influence of Crack Position and Orientation on the Stability of a Flat Al7075-T651 Plate Using the Finite Element Method and the Failure Assessment Diagram

　　

摘要

铝无疑是现代工业中的关键材料。由铝合金制成的平板被广泛用于建筑、航空、汽车等领域。本文分析了在单轴应力作用下且一端固定的Al7075-T651铝合金薄板的行为。通过FRANC2D软件进行的数值模拟结果被用来精确确定应力强度因子（K_I、K_II），并通过解析计算对简单情况进行了验证。基于韧性比Kr和载荷比Lr的失效评估图（FAD）被用来根据载荷、裂纹位置、裂纹尺寸以及材料的断裂特性来评估存在裂纹的构件的结构完整性。FAD分析结果表明，裂纹位置对K因子的数值有着显著影响。边缘裂纹和倾斜裂纹会导致应力强度因子升高，并引发混合模式载荷情况。该研究证明了所提出方法在分析存在不连续性的结构时的有效性和实用性，同时强调了在评估工程构件安全性时裂纹位置的重要性。