A7085铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展及其数值模拟 Ⅰ-Ⅱ mixed-mode fatigue crack propagation of A7085 aluminum alloy and its numerical simulation

为探究不同加载角度下A7085铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展机理,在MTS疲劳试验机上采用紧凑拉伸剪切试件(CTS)对A7085铝合金进行不同加载角度的疲劳实验;用有限元分析计算不同裂纹扩展长度的裂纹尖端应力强度因子,通过七点递增多项式法对数据进行处理,计算出A7085铝合金Paris公式中的参数C和m.结果表明不同加载角度的裂纹基本沿着与外载荷垂直的方向扩展,裂纹扩展路径近似为一条直线,裂纹扩展角测量结果基本符合最大环向拉应力理论;Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹一旦发生扩展,Ⅱ型应力强度因子KⅡ所占比例急剧减小,Ⅰ型应力强度因子KⅠ不断增大,此后KⅡ远远小于KⅠ,有效应力强度因子(KⅠ和KⅡ的组合)基本等于KⅠ,相当于裂纹扩展主要受Ⅰ型应力强度因子控制,研究结果有助于对Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展机理的理解.