结构疲劳设计

2014年.山东工业技术第13期结构疲劳设计曹红伟张小梅宋金(中航工业汉中飞机分公司,陕西汉中723000)[摘要]本文给出一些结构细节设计中常用的抗疲劳设计方法,供大家运用。[关键词]细节设计;抗疲劳;方法0引言细微损伤就极易发生疲劳破坏;对- -些应 力敏感区域的紧固件孔边倒“彗星”飞机是英国德.哈维兰公司(de Hailland)研制的历史上角或倒圆,必要时还需提高孔壁的粗糙度等级。2)结构上的开孔尽可第一种喷气式民航客机。这种飞机是第-批使用增压舱的飞行器,并能的设置为椭圆孔(并将椭圆的长轴方向定义为主传力方向)或圆孔，采用了是方形舷窗。1953 年至1954年期间,“彗星”1型接连发生了3忌讳在结构上开制方孔;不可避免地出现方孔时,在孔的拐角处要尽次坠毁事故,导致彗星客机停飞。事故调查得出的结论是:“彗星”号飞可能的加大圆角半径。3)在空间、重量等实际情况许可的条件下,尽可能地用更大的转接R,尤其是在截面厚度发生变化的地方;截面形状行中,由于机体上金属部件产生裂纹并扩展，而造成了解体事故。产生发生 变化的地方，与之对应的都有"个过渡圆角,要尽量避免零件其这种裂纹的原因是由于高空飞行的“彗星”客机使用增压座舱,长时间它立筋在这个位置的截面形状突变;如果由于不可抗拒因素,造成两飞行频繁起降使机体反复的承受增压和减压引发飞机铝制蒙皮的金属疲劳。这是民航历史上首次发生因金属疲劳导致的空难事件。“彗星”号空难事件原因是当时对于金属疲劳并没有多少认识,飞机设计并没有相应的对策,使机体上产生裂纹并扩展。自此以后，人们件许可 的情况下，尽可能提高零件的表面光洁度，关键零件的加工必发现疲劳是许多机械零部件(例如在高强度周期性循环载荷下运行的须避免刀具的划痕与载荷方向垂直这种状况;设计时规定零件的纤维涡轮机和其他旋转设备)失效的罪魁祸首。航空界开始重视对于压力方向与载荷方向一致。6)对于有耐磨损要求的零件,对其进行电镀处反复变化对飞机结构影响和研究金属疲劳问题.为后来飞机研制解决理前,应对其表面先做喷丸处理,这样就可以防止镀层中裂纹的出现，金属疲劳问题打下了基础。进而里拉裂零件。7)螺栓连接时,选用的螺栓长度及垫圈厚度必须与1疲劳设计夹层厚度匹配,并施加一定的预紧力。8)如果在接头连接处必须改变载荷方向时,必须采取手段将连接区的偏心距减至最小。9)紧固件在.1 疲劳的定义金属构件上的边距应≥2D(D为紧固件的直径)。满足设计使用要求的什么是疲劳?设计人员通常认为最重要的安全因素是零部件、装前提下,尽可能的选用干涉配合的紧固件。配体或产品的总体强度。为使设计达到总体强度,工程师需要使设计能够承载可能出现的极极限载何，，并在此基础上再加上-一个安全全系数，2结束语以确保安全。但是,在运行过程中,设计几乎不可能只承载静态载荷。结构细节设计的好坏，对疲劳寿命有着最直接的影响。假如细节在绝大多数的情况下,设计所承载的载荷呈周期性变化,反复作用，随设计不当,疲劳寿命可以相差几十上百倍,甚至更多。在疲劳设计中，着时间的推移.设计就会出现疲劳。实际上,疲劳的定义为:“由单次作我们不仅仅要利用手中的设计数据(载荷谱、小元件试验数据、设计分用不足以导致失效的载荷的循环或变化所引起的失效”。疲劳的征兆析和寿命预测方法等)评估设计是否达到使用要求,更重要的是掌握是局部区域的塑性变形所导致的裂纹。此类变形通常发生在零部件表影响疲劳寿命的因素.调动起各方面抗疲劳设计的手段,在和其它设面的应力集中部位，或者表面上或表面下业已存在但难以被检测到的计目标相协调的前提下,进行成功的抗疲劳设计,设计出疲劳品质更缺陷部位。好的飞机结构。.2 疲劳细节设计疲劳设计是以保证飞机结构安全性为目标的设计,也叫安全寿命[参考文献]设计。工程实践证明:最有效的提高疲劳寿命的方法就是使设计的结[1]《飞机设计手册》总编委会编.飞机设计手册- 10结构设计[M，航空工业出版构处于较低的应力水平，它在结构设计上的要求就是要减少应力集T在结构细”节设计中可以采用下列措施减少应力集中:1 )避免锐口[2]牛春匀实用飞机结构工程设计My,航空工业出版社,2008.边缘和锐角,紧固件连接孔边要求去毛刺,打磨光滑,这些部位一-旦有[责任编辑:薛俊歌](上接第82页)能时,钢接地体所需的截面积为铜材的3倍,是30%措施,降 低接地电阻,使接地网达到安全运行的要求。镀铜钢绞线的2.5倍,是40%镀铜钢绞线的2.8倍。接地体的腐蚀主要(2)降低高土壤电阻率区的变电所接地网电阻,应根据所区地质有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下,这两种腐蚀同时和环境条件,采用效果好经济合理安全可靠的辅助措施,最好是因存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50, 是镀锌钢的地制宜， 采用综合治理来完成，以保证人身和设备安全为条件。根据电耐腐蚀性的3倍以上,而且电气性能稳定。网的人地故障电流确定能满足接地标准要求的、合理的接地电阻值，综上所述,铜接地体与热镀锌钢接地体相比,铜接地体在导电性不必在接地 工程上追求小电阻值而投人巨额资金。能热稳定性能、耐腐蚀性方面有显著的优越性。因此采用铜镀钢绞线(3)为保证运行人员的人身安全与设备安全,应当把降低地面电制成网格地网,更能延长变电站接地网的寿命位梯度与降低接地电阻,视为同等重要。因此.接地网设计要推广采用不等间距的网格布置。4结束语(4)大中型变电所的接地网应以水平接地体网为主,为了降低接全运行.保障运行人员和电地电阻 为目的而增加短1)变电所接地电所安中国煤化工运行的根:本保证和重要措施。接地网设计与施工必须予以高度重视。所址位于高土壤电阻率区的变电所，需要采取各种辅助降阻TYHCNMHG编辑:薛俊歌]山东工业技术| 29Shandong Industrial Technology