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1、2003年2月北京航空航天大学学报February2003第29卷第2期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol.29No12腐蚀条件下疲劳寿命评定的名义应力法王忠波刘文蒋冬滨贺小帆(北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系)摘要:提出了腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定的名义应力法.以地面停放腐蚀影响系数C2T曲线为基础,通过计算反推建立飞机结构疲劳关键危险部位对应不同地面停放时间的p2S2N曲线族,应用线性累积损伤(Miner)理论估算飞机结构在使用环境谱载下的疲劳安全寿命;考虑空中腐蚀
2、疲劳影响对疲劳安全寿命加以修正.该方法为腐蚀条件下飞机结构寿命的评定提供了有效可行的技术途径,具有重要的工程应用价值.关键词:腐蚀;疲劳寿命;腐蚀疲劳;疲劳曲线中图分类号:V216.5文献标识码:A文章编号:100125965(2003)0220161204飞机在腐蚀环境下服役时,环境的腐蚀会大下几十度的低温,并且湿度不大,有害介质含量大降低结构疲劳寿命.如何评定飞机结构在腐蚀低,因此空中飞行环境属于弱腐蚀环境,对结构的条件下的疲劳寿命是一个相当重要的问题.但是腐蚀作用不明显.同时试验研究表明空中飞行与在飞机结构腐蚀条件下疲劳寿命评定中,工程上地面停放交互作
3、用对地面停放腐蚀的影响很小,[3]无法进行使用环境下的全尺寸疲劳试验.另一方可以忽略.因此现役军用飞机结构在腐蚀环境面,根据现有的腐蚀疲劳机理进行精确的理论计下发生的疲劳过程可主要视为:腐蚀-疲劳-再算从而确定飞机结构在腐蚀条件下的疲劳寿命也腐蚀-再疲劳⋯⋯直至破坏.还有相当大的困难.文献[1,2]介绍了当前该领域根据上述腐蚀条件下飞机结构的使用特点,一些有代表性的工作.可做如下假设:①飞机结构产生的损伤视为相互飞机结构进行一般环境下疲劳寿命评定时所独立的地面停放中的腐蚀和飞行中的疲劳损伤.②在飞机结构的整个使用寿命域内,采用地面停采用的各种疲劳分析方法,如
4、名义应力法、应力严放时间和空中飞行时间统一的时间坐标系,并且重系数法、局部应力应变法等均已发展成熟,并获地面停放腐蚀在整个使用寿命域内是连续的.得了广泛的工程应用.因此,在飞机结构腐蚀条件下疲劳寿命评定方法的研究中,将一般环境下的2地面停放p2S2N曲线族疲劳分析方法推广用于腐蚀条件下的结构寿命的评定成为当前关心的问题.应用名义应力法估算飞机结构在腐蚀环境下的疲劳安全寿命,关键是确定飞机结构疲劳关键1基本假设危险部位对应不同地面停放时间的p2S2N曲线族.但是完全通过疲劳试验予以测试,试验工作量影响飞机结构在腐蚀条件下抗疲劳性能的因太大,在工程上难以实现.素
5、很多,包括材料、结构型式、工艺、载荷、环境等2.1一般环境下结构关键部位p2S2N曲线等,对于指定的结构而言,决定结构寿命的主要因S2N曲线通常用三参数式描述素是载荷和环境.统计资料表明我国军用飞机的A飞行强度比较低,服役期间97%～99%以上时间S=c1+αN处于地面停放状态.在3000m以上高空的飞行时而存活率p对应的p2S2N曲线可表示为间远大于低空飞行时间,而且产生较大载荷所对AS=cp1+α(1)应的动作多发生在3000m以上高空,那里处于零Np收稿日期:2001212213作者简介:王忠波(1977-),男,辽宁沈阳人,博士生,100083,北京
6、.162北京航空航天大学学报2003年3文献[4]提出了一种建立指定应力比R下曲线具有相同的函数形式和形状参数.结构疲劳关键危险部位S2N曲线的方法,其基本地面停放Tj后飞机结构关键危险部位p2S2N思想是:理论应力集中系数Kt相同或相近的条件曲线采用三参数式描述如下:3下,某种R下结构S2N曲线三参数式形状参数AS=cpj1+α(3)α,A值与材料S2N曲线的相应参数值相同.而参Npj数c值由关键危险部位模拟试件在给定谱载下的式中,α,A值由假设引自一般环境下结构p2S2N疲劳试验结果确定.腐蚀环境下疲劳安全寿命估曲线的α,A值.由地面停放腐蚀在飞机结构的
7、整算要用的是p2S2N曲线,参照上述思想,一般环境个使用寿命域内的连续性假设可以看出式(9)实下结构关键危险部位p2S2N曲线的系数cp可由际上描述了关于地面停放时间的结构p2S2N曲线族.如下2种方法确定:2.3cpj的确定方法1)恒幅试验.此时至少做一种应力水平下的地面停放时间Tj后飞机结构关键危险部位试验.应力水平及应力比要根据使用载荷谱中各级应力循环造成的疲劳损伤的严重程度选定.对p2S2N曲线参数cpj的确定有2种方法:军机而言,通常可取R3为0.1左右.参数c1)三参数式参数cp2地面停放时间T曲线拟p由成组恒幅试验所得的安全寿命确定,它等于中值
8、试合法.验寿命除以疲劳分散系数,对军用飞机结构而言,
