結構疲勞設計

2014年.山東工業(yè)技術(shù)第13期結構疲勞設計曹紅偉張小梅宋金(中航工業(yè)漢中飛機分公司,陜西漢中723000)[摘要]本文給出一些結構細節設計中常用的抗疲勞設計方法,供大家運用。[關(guān)鍵詞]細節設計;抗疲勞;方法0引言細微損傷就極易發(fā)生疲勞破壞;對- -些應 力敏感區域的緊固件孔邊倒“彗星”飛機是英國德.哈維蘭公司(de Hailland)研制的歷史上角或倒圓,必要時(shí)還需提高孔壁的粗糙度等級。2)結構上的開(kāi)孔盡可第一種噴氣式民航客機。這種飛機是第-批使用增壓艙的飛行器,并能的設置為橢圓孔(并將橢圓的長(cháng)軸方向定義為主傳力方向)或圓孔，采用了是方形舷窗。1953 年至1954年期間,“彗星”1型接連發(fā)生了3忌諱在結構上開(kāi)制方孔;不可避免地出現方孔時(shí),在孔的拐角處要盡次墜毀事故,導致彗星客機停飛。事故調查得出的結論是:“彗星”號飛可能的加大圓角半徑。3)在空間、重量等實(shí)際情況許可的條件下,盡可能地用更大的轉接R,尤其是在截面厚度發(fā)生變化的地方;截面形狀行中,由于機體上金屬部件產(chǎn)生裂紋并擴展，而造成了解體事故。產(chǎn)生發(fā)生 變化的地方，與之對應的都有"個(gè)過(guò)渡圓角,要盡量避免零件其這種裂紋的原因是由于高空飛行的“彗星”客機使用增壓座艙,長(cháng)時(shí)間它立筋在這個(gè)位置的截面形狀突變;如果由于不可抗拒因素,造成兩飛行頻繁起降使機體反復的承受增壓和減壓引發(fā)飛機鋁制蒙皮的金屬疲勞。這是民航歷史上首次發(fā)生因金屬疲勞導致的空難事件?！板缧恰碧柨针y事件原因是當時(shí)對于金屬疲勞并沒(méi)有多少認識,飛機設計并沒(méi)有相應的對策,使機體上產(chǎn)生裂紋并擴展。自此以后，人們件許可 的情況下，盡可能提高零件的表面光潔度，關(guān)鍵零件的加工必發(fā)現疲勞是許多機械零部件(例如在高強度周期性循環(huán)載荷下運行的須避免刀具的劃痕與載荷方向垂直這種狀況;設計時(shí)規定零件的纖維渦輪機和其他旋轉設備)失效的罪魁禍首。航空界開(kāi)始重視對于壓力方向與載荷方向一致。6)對于有耐磨損要求的零件,對其進(jìn)行電鍍處反復變化對飛機結構影響和研究金屬疲勞問(wèn)題.為后來(lái)飛機研制解決理前,應對其表面先做噴丸處理,這樣就可以防止鍍層中裂紋的出現，金屬疲勞問(wèn)題打下了基礎。進(jìn)而里拉裂零件。7)螺栓連接時(shí),選用的螺栓長(cháng)度及墊圈厚度必須與1疲勞設計夾層厚度匹配,并施加一定的預緊力。8)如果在接頭連接處必須改變載荷方向時(shí),必須采取手段將連接區的偏心距減至最小。9)緊固件在.1 疲勞的定義金屬構件上的邊距應≥2D(D為緊固件的直徑)。滿(mǎn)足設計使用要求的什么是疲勞?設計人員通常認為最重要的安全因素是零部件、裝前提下,盡可能的選用干涉配合的緊固件。配體或產(chǎn)品的總體強度。為使設計達到總體強度,工程師需要使設計能夠承載可能出現的極極限載何，，并在此基礎上再加上-一個(gè)安全全系數，2結束語(yǔ)以確保安全。但是,在運行過(guò)程中,設計幾乎不可能只承載靜態(tài)載荷。結構細節設計的好壞，對疲勞壽命有著(zhù)最直接的影響。假如細節在絕大多數的情況下,設計所承載的載荷呈周期性變化,反復作用，隨設計不當,疲勞壽命可以相差幾十上百倍,甚至更多。在疲勞設計中，著(zhù)時(shí)間的推移.設計就會(huì )出現疲勞。實(shí)際上,疲勞的定義為:“由單次作我們不僅僅要利用手中的設計數據(載荷譜、小元件試驗數據、設計分用不足以導致失效的載荷的循環(huán)或變化所引起的失效”。疲勞的征兆析和壽命預測方法等)評估設計是否達到使用要求,更重要的是掌握是局部區域的塑性變形所導致的裂紋。此類(lèi)變形通常發(fā)生在零部件表影響疲勞壽命的因素.調動(dòng)起各方面抗疲勞設計的手段,在和其它設面的應力集中部位，或者表面上或表面下業(yè)已存在但難以被檢測到的計目標相協(xié)調的前提下,進(jìn)行成功的抗疲勞設計,設計出疲勞品質(zhì)更缺陷部位。好的飛機結構。.2 疲勞細節設計疲勞設計是以保證飛機結構安全性為目標的設計,也叫安全壽命[參考文獻]設計。工程實(shí)踐證明:最有效的提高疲勞壽命的方法就是使設計的結[1]《飛機設計手冊》總編委會(huì )編.飛機設計手冊- 10結構設計[M，航空工業(yè)出版構處于較低的應力水平，它在結構設計上的要求就是要減少應力集T在結構細”節設計中可以采用下列措施減少應力集中:1 )避免銳口[2]牛春勻實(shí)用飛機結構工程設計My,航空工業(yè)出版社,2008.邊緣和銳角,緊固件連接孔邊要求去毛刺,打磨光滑,這些部位一-旦有[責任編輯:薛俊歌](上接第82頁(yè))能時(shí),鋼接地體所需的截面積為銅材的3倍,是30%措施,降 低接地電阻,使接地網(wǎng)達到安全運行的要求。鍍銅鋼絞線(xiàn)的2.5倍,是40%鍍銅鋼絞線(xiàn)的2.8倍。接地體的腐蝕主要(2)降低高土壤電阻率區的變電所接地網(wǎng)電阻,應根據所區地質(zhì)有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種形式，在多數情況下,這兩種腐蝕同時(shí)和環(huán)境條件,采用效果好經(jīng)濟合理安全可靠的輔助措施,最好是因存在。銅在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材的1/10~1/50, 是鍍鋅鋼的地制宜， 采用綜合治理來(lái)完成，以保證人身和設備安全為條件。根據電耐腐蝕性的3倍以上,而且電氣性能穩定。網(wǎng)的人地故障電流確定能滿(mǎn)足接地標準要求的、合理的接地電阻值，綜上所述,銅接地體與熱鍍鋅鋼接地體相比,銅接地體在導電性不必在接地 工程上追求小電阻值而投人巨額資金。能熱穩定性能、耐腐蝕性方面有顯著(zhù)的優(yōu)越性。因此采用銅鍍鋼絞線(xiàn)(3)為保證運行人員的人身安全與設備安全,應當把降低地面電制成網(wǎng)格地網(wǎng),更能延長(cháng)變電站接地網(wǎng)的壽命位梯度與降低接地電阻,視為同等重要。因此.接地網(wǎng)設計要推廣采用不等間距的網(wǎng)格布置。4結束語(yǔ)(4)大中型變電所的接地網(wǎng)應以水平接地體網(wǎng)為主,為了降低接全運行.保障運行人員和電地電阻 為目的而增加短1)變電所接地電所安中國煤化工運行的根:本保證和重要措施。接地網(wǎng)設計與施工必須予以高度重視。所址位于高土壤電阻率區的變電所，需要采取各種輔助降阻TYHCNMHG編輯:薛俊歌]山東工業(yè)技術(shù)| 29Shandong Industrial Technology