搜索飛機結構疲勞強度分析
2017-09-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
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、復合材料鋪層等細節進行設計計算
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定條件下和規定時間內,完成規定功能的能力。結構可靠性定義的要素是三個“規定”(“規定條件”、“規定時間”、“規定功能”)
結構在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的概率稱為可靠度。
結構在規定的條件下和規定的時間內,喪失規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:“結構在規定的使用載荷/環境工作下及規定的時間內,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。”可靠度則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來表示。
2)突風載荷:它是由于飛機在不穩定氣流中飛行時,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,疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
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)使用環境的影響
1腐蝕疲勞:金屬受到腐蝕,將產生“腐蝕疲勞”,使疲勞強度降低,因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點,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為金屬表面細微裂紋網絡的形成,叫做“龜裂”。
5聲疲勞:在聲環境下工作的構件,因為受到噪音的激勵而產生振動,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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