论文导读：目前国内对材料初始不连续状态的研究不多。主要有陈跃良、胡家林等对2024-T3铝合金的IDS进行了研究。而后利用美国空军的专用软件AFGROW。构建了结构全寿命分析的基本框架。
关键词：初始不连续状态，铝合金，AFGROW，全寿命
1、引言初始不连续状态（Initial Discontinuity State，IDS）指的是材料或结构中不连续状态（如制造加工缺陷、擦伤、小孔、夹杂等）的初始尺寸和数量[1]。IDS与当量初始裂纹尺寸（EIFS）概念相似，并且与造成试件断裂的物理特征紧密联系，有着明确的物理意义。初始不连续状态的引入考虑到了整个疲劳寿命中所有可能的影响因素对结构疲劳寿命的影响。把材料的初始缺陷应用到疲劳寿命估算中去，从而实现了对构件从制造完毕到最终破坏的整个损伤过程全寿命的分析。免费论文。
目前国内对材料初始不连续状态的研究不多，主要有陈跃良、胡家林等对2024-T3铝合金的IDS进行了研究，国外主要是加拿大等国家对2024，7075等铝合金IDS做了大量实验分析和的研究。
本文首先研究了航空铝合金LY12CZ的疲劳寿命，而后利用美国空军的专用软件AFGROW，分析这批试验件的IDS值及其分布。构建了结构全寿命分析的基本框架，给出了初步算例。
2、疲劳试验2.1 试验件和疲劳实验机试件材料为LY12铝合金，化学成分组成为（质量分数，%）Cu：3.8-4.9，Mg：1.2-1.8，Mn：0.3-0.9，Fe：0.5，Si：0.5，Al：余量。热处理方式为：（1）加热到494 5℃进行淬火；（2）保温 小时；（3）放入水中冷却96小时；（4）检查硬度和抗拉强度是否符合规定的要求，抗拉强度 。疲劳试验件：应力集中系数Kt=1.0，试件几何尺寸分见图1，单位为mm，试件厚度为3.3mm。本试验在Material Test System 810电液伺服疲劳试验机上进行，见图2。
图1 试件几何尺寸
图2 MTS810疲劳试验机
2.2 实验方案与实验结果 分别对应力比 ＝0.06最大应力分别为367.58、321.52、275.76、252.73,应力比＝0.2最大应力分别为367.58、321.52、298.48、 275.76,应力比R=0.5最大应力分别为390.48、367.58、321.52、298.48LY12铝合金试验件进行等幅疲劳试验，每组试验试件个数为5或6个。在实验过程中，对100个LY12铝合金试验件进行编号（NO.001——NO.100），在随后的实验过程中,做每一组的疲劳实验都是随机选取试验件。该实验方案共计用了65个试验件,且这65个试验件是在这编号为NO.001~NO.100的100个试验件中随机选取的,得到65个疲劳实验数据。图3给出了不同应力比和不同最大应力下的疲劳寿命实验结果。
2 IDS的计算和数据分析2．1 试验件IDS的计算原理通过LY12新标准试验件疲劳试验得到真实的试件疲劳寿命，把IDS看作是半圆形的表面裂纹，其半径尺寸为IDS值，然后试取不同的IDS值，以断裂力学为基础，通过AFGROW软件选择合适的疲劳裂纹扩展速率模型和材料参数对试件的疲劳寿命进行预测，直到预测的裂纹扩展疲劳寿命数据与实验的实际数据接近时（误差在规定范围之内时），此时的IDS试取值作为IDS的最终值[1]。表一为IDS的计算结果。
 2．2 裂纹扩展速率模型 AFGROW有很多裂纹扩展速率模型，由于本文研究的是等幅载荷谱，不用考虑裂纹的闭合效应，故选择NASGO扩展模型。该模型考虑了裂纹扩展过程中的裂纹形状的变化，从而随时改变应力强度因子幅 ，作为有限体，其应力强度因子是三维问题。NASGO扩展速率模型如式（1）所示。
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