飛機結構疲勞強度分析

2017-09-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、飛機結構靜強度與結構可靠性計算: 結構靜強度計算方法有多種,但結構靜強度計算仍是結構設計的基礎,主要體現(xiàn)在下列三個階段。

1)飛機總體設計中的結構布局和結構形式的確定

2)對結構連接部位、開口區(qū)、復合材料鋪層等細節(jié)進行設計計算

3)結構靜強度校核階段

2、機翼和機身的強度估算:一般采用有限元方法,但在結構初步設計和結構強度分析時,常采用薄壁結構力學方法。

3、結構可靠性概念:可靠性是指結構在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內,完成規(guī)定功能的能力。結構可靠性定義的要素是三個“規(guī)定”(“規(guī)定條件”、“規(guī)定時間”、“規(guī)定功能”)

結構在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內,完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度。

結構在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內,喪失規(guī)定功能的概率稱為不可靠度或失效概率。

作為飛機結構的可靠性問題,從定義上可以理解為:“結構在規(guī)定的使用載荷/環(huán)境工作下及規(guī)定的時間內,為防止各種失效或有礙正常工作功能的損傷,應保持其必要的強剛度、抗疲勞斷裂以及耐久性能力?！笨煽慷葎t應是這用能力的概率度量。

4、1)結構靜強度可靠性是指結構元件或結構系統(tǒng)的強度大于工作應力的概率;

2)結構安全壽命可靠性是指結構的裂紋形成壽命小于使用壽命的概率;

3)結構損傷容限可靠性則一方面指結構剩余強度大于工作應力的概率,另一方面指結構在規(guī)定的未修使用期內,裂紋擴展小于裂紋容限的概率。

4)其它可靠度度量方法:

結構的失效概率F(t),指結構在t時刻之前破壞的概率;

失效率λ(t),指在t時刻以前未發(fā)生破壞的條件下,在t時刻的條件破壞概率密度;

平均無故障時間MTTF(Mean Time ToFailure),指從開始使用到發(fā)生故障的工作時間的期望值。

5、飛機結構承受的疲勞載荷:

1)機動載荷:它是由于飛機在機動飛行中,過載的大小和方向不斷改變而使飛機承受的氣動交變載荷。機動載荷用飛機過載的大小和次數(shù)來表示。

2)突風載荷:它是由于飛機在不穩(wěn)定氣流中飛行時,受到不同方向和不同強度的突風作用而使飛機承受的氣動交變載荷。

3)地-空-地循環(huán)載荷:飛機在地面停放或在地面滑行時,機翼在本身重量和設備重量作用下,承受向下的彎矩,但飛機離地起飛后,機翼在升力作用下,承受向上的彎矩。這種起落一次交變一次的載荷,稱為地-空-地循環(huán)載荷。這是一種時間長、幅值大的載荷。

4)著陸撞擊載荷:它是由于飛機著陸接地后,起落架的彈性引起飛機顛簸加到飛機上的重復載荷。

5)地面滑行載荷:它是由于飛機在地面滑行時因跑道不平引起顛簸,或由于剎車、轉彎、牽引等地面操縱而加到飛機上的重復載荷。

6)座艙增壓載荷:這是由于座艙增壓和卸壓,而加給座艙周圍構件的重復載荷。

在以上幾種疲勞載荷中,對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。

6、根據(jù)部隊和工廠維修實踐,影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面:

1)應力集中的影響:大量破壞事例證明:應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素,疲勞源總是出現(xiàn)在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現(xiàn)疲勞裂紋。

2)表面加工質量的影響:大量的破壞事例也證明:表面加工質量不高,也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。

3)裝配效應的影響:使用經(jīng)驗和疲勞試驗表明,各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。

4)使用環(huán)境的影響

1腐蝕疲勞:金屬受到腐蝕,將產(chǎn)生“腐蝕疲勞”,使疲勞強度降低,因為腐蝕使金屬表面產(chǎn)生無數(shù)的小應力集中點,促使疲勞裂紋的形成。

2擦傷疲勞:當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時,表面會受到損傷,這就會引起“擦傷疲勞”(或稱“擦傷腐蝕”)。

3高溫疲勞和低溫疲勞:溫度對結構的疲勞強度也有影響。

4熱疲勞:構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面,①由溫度分布不均所引起的;②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現(xiàn)為金屬表面細微裂紋網(wǎng)絡的形成,叫做“龜裂”。

5聲疲勞:在聲環(huán)境下工作的構件,因為受到噪音的激勵而產(chǎn)生振動,由這種強迫振動引起的破壞,稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。

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