車(chē)輪疲勞強(qiáng)度分析的案例
彎曲工況下車(chē)輪強(qiáng)度、疲勞分析方法對(duì)比
5 結(jié)論
本文采用HyperMesh軟件對(duì)車(chē)輪利用5種建模方式進(jìn)行離散，在彎曲工況下進(jìn)行強(qiáng)度分析和疲勞分析，研究對(duì)比了分別用殼單元與體單元離散車(chē)輪，在螺栓安裝面是否模擬預(yù)緊力與接觸，接觸模擬方式不同（接觸對(duì)與GAPUNI單元）時(shí)，車(chē)輪的強(qiáng)度與疲勞分析結(jié)果，可知采用模型4的方法（殼單元離散，考慮預(yù)緊力，用GAPUNI模擬接觸）強(qiáng)度、疲勞分析結(jié)果最為準(zhǔn)確，且此方法使用殼單元建模簡(jiǎn)單，GAPUNI單元相比接觸對(duì)建模簡(jiǎn)單，分析易收斂，考慮螺栓預(yù)緊力，能正確模擬車(chē)輪彎曲試驗(yàn)工況的受力狀態(tài)，保證了結(jié)果的精確度。
展開(kāi) 基于optistruct＋ncode汽車(chē)車(chē)輪輪輞彎曲強(qiáng)度分析之疲勞分析-01 ￥80
車(chē)輪主要由輪輞和輪輻組成。輪輞是支撐輪胎的基座，輪輻是作為車(chē)輪和車(chē)輪輪轂的連接件，主要起傳遞載荷的作用。本案例在于講述如何對(duì)汽車(chē)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對(duì)某點(diǎn)施加隨時(shí)間變化的動(dòng)載荷，大家可根據(jù)實(shí)際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個(gè)整體，共同承受汽車(chē)的重力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
輪輞隨時(shí)間變化的受力變化動(dòng)態(tài)云圖
加載曲線：
以上這部分分析在optistruct中完成，接下來(lái)根據(jù)上述彎曲強(qiáng)度分析的結(jié)果在ncode中進(jìn)行疲勞仿真分析。
疲勞分析中所用的材料AL_ALLoy_UML_UTS400，其材料參數(shù)如下圖：
材料AL_ALLoy_UML_UTS400的S-N曲線,含應(yīng)力修正，如下圖。
分析結(jié)果：
損傷云圖
壽命云圖
從疲勞仿真分析的結(jié)果可以看出損傷最大的位置主要集中在螺栓孔連接處，且按照彎曲強(qiáng)度分析中定義的載荷譜，車(chē)輪危險(xiǎn)點(diǎn)疲勞壽命為1777.2037次循環(huán)。
具體操作方法、疲勞設(shè)置、模型文件見(jiàn)附件。如購(gòu)買(mǎi)本案例的朋友針對(duì)案例仿真操作實(shí)現(xiàn)有什么問(wèn)題，請(qǐng)私信我。
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車(chē)輪主要由輪輞和輪輻組成。輪輞是支撐輪胎的基座，輪輻是作為車(chē)輪和車(chē)輪輪轂的連接件，主要起傳遞載荷的作用。本案例在于講述如何對(duì)汽車(chē)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對(duì)某點(diǎn)施加隨時(shí)間變化的動(dòng)載荷，大家可根據(jù)實(shí)際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個(gè)整體，共同承受汽車(chē)的重力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析結(jié)果：
輪輞隨時(shí)間變化的受力變化動(dòng)態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（位移加載，位移加載大小為下圖載荷的0.0001倍）：
與前期發(fā)的基于optistruct＋ncode汽車(chē)車(chē)輪輪輞彎曲強(qiáng)度分析之疲勞分析-01不同之處在于：前期發(fā)的案例加載是力隨時(shí)間變化的載荷，本案例加載是位移隨時(shí)間變化的載荷。
以上這部分分析在optistruct中完成，接下來(lái)根據(jù)上述彎曲強(qiáng)度分析的結(jié)果在ncode中進(jìn)行疲勞仿真分析。
疲勞分析中所用的材料AL_ALLoy_UML_UTS400，其材料參數(shù)如下圖：
材料AL_ALLoy_UML_UTS400的S-N曲線,含應(yīng)力修正，如下圖。
展開(kāi) 汽車(chē)車(chē)輪動(dòng)態(tài)彎曲疲勞分析
來(lái)源：模態(tài)空間 作者：王朋波
0 引言
車(chē)輪主要由輪輞和輪輻組成。輪輞是支撐輪胎的基座，輪輻是作為車(chē)輪和車(chē)輪輪轂的連接件，主要起傳遞載荷的作用。輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個(gè)整體，共同承受汽車(chē)的重力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。車(chē)輪所受載荷復(fù)雜，工作條件嚴(yán)酷，因此應(yīng)有一定的強(qiáng)度、剛度和工作耐久性能。
在汽車(chē)車(chē)輪的實(shí)際使用過(guò)程中，80%以上的車(chē)輪破壞是由疲勞引起的，而這里面大部分的疲勞破壞是由彎曲工況造成的；相比之下，制動(dòng)和加速工況的影響幾乎可以忽略。國(guó)外已建立了JWL、DOT和ISO等相關(guān)車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)都是模擬車(chē)輪在彎矩作用下的受載情況。我國(guó)的國(guó)標(biāo)GB/T 5334-2005也對(duì)乘用車(chē)車(chē)輪的彎曲疲勞試驗(yàn)方法進(jìn)行了規(guī)定。
車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，載荷相對(duì)于車(chē)輪不斷旋轉(zhuǎn)，車(chē)輪還承受螺栓預(yù)緊力，與試驗(yàn)安裝盤(pán)間還存在接觸關(guān)系，如果忽略這些條件，應(yīng)力結(jié)果將存在誤差，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)車(chē)輪的疲勞壽命。
車(chē)輪的疲勞壽命是用載荷時(shí)間歷程、應(yīng)力或應(yīng)變-壽命曲線以及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，按照適當(dāng)?shù)睦鄯e損傷理論來(lái)估算。在試驗(yàn)過(guò)程中車(chē)輪承受非比例變化的多軸應(yīng)力，而且平均應(yīng)力、應(yīng)力梯度、表面粗糙度和表面處理工藝的對(duì)疲勞壽命均有重要影響，在疲勞計(jì)算中應(yīng)對(duì)這些因素予以考慮。
展開(kāi) 
基于optistruct汽車(chē)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析 ￥15
分析背景
依據(jù)GBT5334-2005乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法，對(duì)汽車(chē)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析，主要分析工況有：彎曲工況、徑向工況、沖擊工況。
分析結(jié)果
彎曲工況：
徑向工況：
沖擊工況：
具體操作方法、模型文件見(jiàn)附件。如購(gòu)買(mǎi)本案例的朋友針對(duì)案例中的問(wèn)題，我將免費(fèi)解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒(méi)意思！
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分析背景
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分析結(jié)果：
輪輞隨時(shí)間變化的受力變化動(dòng)態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（力加載，大小為下圖載荷）：
與前期發(fā)的基于optistruct汽車(chē)車(chē)輪輪輞彎曲強(qiáng)度分析-01不同之處在于：前期發(fā)的案例是定義了水平和彎曲兩個(gè)分析步將兩個(gè)分析步的結(jié)果進(jìn)行了線性疊加，本案例是直接定義了一個(gè)分析步，該分析步在載荷處理這部分已對(duì)水平和彎曲動(dòng)載荷進(jìn)行了疊加。具體操作方法、模型文件見(jiàn)附件。如購(gòu)買(mǎi)本案例的朋友針對(duì)案例中的問(wèn)題，請(qǐng)私信我！
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分析結(jié)果：
輪輞隨時(shí)間變化的受力變化動(dòng)態(tài)云圖
分析模型：
模型及加載
加載載荷（位移加載，位移加載大小為下圖載荷的0.0001倍）：
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車(chē)輪主要由輪輞和輪輻組成。輪輞是支撐輪胎的基座，輪輻是作為車(chē)輪和車(chē)輪輪轂的連接件，主要起傳遞載荷的作用。本案例在于講述如何對(duì)汽車(chē)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行彎曲工況仿真分析，尤其是如何對(duì)某點(diǎn)施加隨時(shí)間變化的動(dòng)載荷，大家可根據(jù)實(shí)際需要并結(jié)合GBT5334-2005乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法去修改載荷譜。 輪輞與輪輻焊接后與輪胎組成一個(gè)整體，共同承受汽車(chē)的重力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力及所產(chǎn)生的力矩，還要承受路面不平產(chǎn)生的沖擊力。
分析模型：
加載載荷：
分析結(jié)果：
展開(kāi) proe建模_patran Nastran強(qiáng)度分析_fatigue疲勞分析
(1)
對(duì)模型進(jìn)行強(qiáng)度分析，找出應(yīng)力分布圖。（本人已解決）
(2)
對(duì)模型進(jìn)行S-N疲勞壽命分析，找出模型的壽命云圖。材料隨便,是鋼材就行,載荷要求兩個(gè)面上的壓力30分鐘作用一次。（期待高人解決）
2 模型建立
三維建模軟件roE
強(qiáng)度分析:msc.patran，msc.nastran(2005R2版本)；
疲勞分析：msc.fatigue(2005R2，獨(dú)立版)
3 三維建模
三維模型很簡(jiǎn)單，在proe中用mmns_part_solid模板建立模型，即單位為毫米，噸。模型尺寸為：兩段都為矩形梁，截面為正方形，邊長(zhǎng)分別是30mm，15mm，長(zhǎng)度分別是100mm，80mm，兩端方形梁的過(guò)渡段倒圓角半徑為5mm。建立好的模型如下圖：
4 模型轉(zhuǎn)化
將模型另存為ACIS文件，格式為sat文件。轉(zhuǎn)化的目的是為了更好的導(dǎo)入到patran中，當(dāng)然也可以用其他格式導(dǎo)入。
5.強(qiáng)度分析
5.1 模型導(dǎo)入
啟動(dòng)Patran，新建文件FromBeginToEnd，選擇File-Import導(dǎo)入模型。設(shè)置如下圖。
注意“ACIS Options…”，點(diǎn)擊進(jìn)入單位設(shè)置，出現(xiàn)
點(diǎn)擊“Model Units…“，設(shè)置成如下圖
說(shuō)明：此步驟的單位設(shè)置很重要，即在Patran中我們將使用工程單位：mm，Mpa，N，Tone等。
展開(kāi) 金屬材料疲勞強(qiáng)度的8大主要影響因素 附疲勞強(qiáng)度徐灝下載
比較而言，碳是影響材料強(qiáng)度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質(zhì)元素則對(duì)疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。
6. 熱處理和顯微組織的影響
不同的熱處理狀態(tài)會(huì)得到不同的顯微組織，因此，熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響，實(shí)質(zhì)上就是顯微組織的影響。同一成分的材料，由于熱處理不同，雖然可以得到相同的靜強(qiáng)度，但由于組織的不同，疲勞強(qiáng)度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。
在相同的強(qiáng)度水平時(shí)，片狀珠光體的疲勞強(qiáng)度明顯要低于粒狀珠光體。同是粒狀珠光體，其滲碳體顆粒越細(xì)小，則疲勞強(qiáng)度越高。
顯微組織對(duì)材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機(jī)械性能特性有關(guān)外，還和晶粒度以及復(fù)合組織中組織的分布特征有關(guān)。細(xì)化晶粒可提高材料的疲勞強(qiáng)度。
7. 夾雜物的影響
夾雜物本身或由它而產(chǎn)生的孔洞相當(dāng)于微小缺口，在交變載荷作用下將產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)變集中，成為疲勞斷裂的裂紋源，對(duì)材料的疲勞性能造成不良影響。夾雜物對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響不僅取決于夾雜物的種類(lèi)、性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布，而且還取決于材料的強(qiáng)度水平以及外加應(yīng)力水平及狀態(tài)等因素。
不同類(lèi)型的夾雜物其機(jī)械和物理性能不同，和母材性能之間的差異不同，對(duì)疲勞性能的影響也不同。一般說(shuō)來(lái)，易變形的塑性?shī)A雜物（如硫化物）對(duì)鋼的疲勞性能影響較小，而脆性?shī)A雜物（如氧化物、硅酸鹽等）則有較大的危害。比基體膨脹系數(shù)大的夾雜物）因在基體中產(chǎn)生壓應(yīng)力而影響小，而比基體膨脹系數(shù)小的夾雜物因在基體中產(chǎn)生拉應(yīng)力而影響大。
夾雜物與母材結(jié)合的緊密程度也會(huì)影響疲勞強(qiáng)度。硫化物易于變形，和母材結(jié)合緊密，而氧化物易于脫離母材，造成應(yīng)力集中。由此可知，從夾雜物的類(lèi)型來(lái)說(shuō)，硫化物的影響較小，而氧化物、氮化物和硅酸鹽等則是危害較大的。
展開(kāi) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度分析
1、飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算: 結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算方法有多種，但結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算仍是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要體現(xiàn)在下列三個(gè)階段。
1）飛機(jī)總體設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)布局和結(jié)構(gòu)形式的確定
2）對(duì)結(jié)構(gòu)連接部位、開(kāi)口區(qū)、復(fù)合材料鋪層等細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算
3）結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度校核階段
2、機(jī)翼和機(jī)身的強(qiáng)度估算：一般采用有限元方法，但在結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時(shí)，常采用薄壁結(jié)構(gòu)力學(xué)方法。
3、結(jié)構(gòu)可靠性概念：可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。結(jié)構(gòu)可靠性定義的要素是三個(gè)“規(guī)定”(“規(guī)定條件”、“規(guī)定時(shí)間”、“規(guī)定功能”）
結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱(chēng)為可靠度。
結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率稱(chēng)為不可靠度或失效概率。
作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性問(wèn)題，從定義上可以理解為：“結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用載荷/環(huán)境工作下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，為防止各種失效或有礙正常工作功能的損傷，應(yīng)保持其必要的強(qiáng)剛度、抗疲勞斷裂以及耐久性能力?！笨煽慷葎t應(yīng)是這用能力的概率度量。
4、1）結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度可靠性是指結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強(qiáng)度大于工作應(yīng)力的概率；
2）結(jié)構(gòu)安全壽命可靠性是指結(jié)構(gòu)的裂紋形成壽命小于使用壽命的概率；
3）結(jié)構(gòu)損傷容限可靠性則一方面指結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于工作應(yīng)力的概率，另一方面指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的未修使用期內(nèi)，裂紋擴(kuò)展小于裂紋容限的概率。
4）其它可靠度度量方法：
結(jié)構(gòu)的失效概率F(t)，指結(jié)構(gòu)在t時(shí)刻之前破壞的概率；
失效率λ(t)，指在t時(shí)刻以前未發(fā)生破壞的條件下，在t時(shí)刻的條件破壞概率密度；
平均無(wú)故障時(shí)間MTTF(Mean Time ToFailure)，指從開(kāi)始使用到發(fā)生故障的工作時(shí)間的期望值。
5、飛機(jī)結(jié)構(gòu)承受的疲勞載荷：
1）機(jī)動(dòng)載荷：它是由于飛機(jī)在機(jī)動(dòng)飛行中，過(guò)載的大小和方向不斷改變而使飛機(jī)承受的氣動(dòng)交變載荷。
展開(kāi) 
《汽車(chē)結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度及疲勞分析》專(zhuān)業(yè)教材
本教程包含了結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)，從網(wǎng)格劃分開(kāi)始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網(wǎng)格劃分)、HyperWorks(網(wǎng)格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關(guān)CAE分析軟件。其中針對(duì)汽車(chē)CAE結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中的分析要求進(jìn)行了匯總整理，隨著時(shí)間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價(jià)值。雖然使用HyperWorks中的ABAQUS能夠解決汽車(chē)結(jié)構(gòu)分析的很多問(wèn)題，但是直接使用ABAQUSCAE能夠更明確其中的原理，建議在HyperMesh完成前處理，在ABAQUSCAE中完成分析模型搭建。僅僅完成分析是不夠的，同時(shí)需要具備堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。本教程的首要目的是積累學(xué)習(xí)過(guò)程中的知識(shí)點(diǎn)，方便于后續(xù)查閱，其次幫助自己梳理知識(shí)架構(gòu)，能夠?qū)φw進(jìn)行把控，最后是讓自己養(yǎng)成一個(gè)習(xí)慣。以上也是每個(gè)人學(xué)習(xí)過(guò)程中都要經(jīng)歷的過(guò)程，單純看看或者是隨手記一下，均有可能會(huì)遺忘、丟失。所以系統(tǒng)的歸納是必須的。本教程能夠讓剛?cè)腴T(mén)的工程師快速進(jìn)入到結(jié)構(gòu)分析工作中，雖然試驗(yàn)是必要的，但是對(duì)于CAE從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，快速掌握CAE分析技術(shù)、技巧也是頭等大事。
大概的目錄請(qǐng)見(jiàn)下文，了解內(nèi)容詳情和詳細(xì)目錄請(qǐng)加VX。注：無(wú)法開(kāi)發(fā)票，介意者就不要考慮了；因?yàn)闊o(wú)法開(kāi)發(fā)票要求便宜點(diǎn)的，也不要考慮了；我是學(xué)生要求便宜點(diǎn)的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識(shí)是需要大量的時(shí)間的，所以也請(qǐng)尊重知識(shí)付費(fèi)。
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展開(kāi) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度與斷裂分析
如開(kāi)孔、開(kāi)槽、倒角、螺紋等處容易出現(xiàn)疲勞裂紋。
（二）表面加工質(zhì)量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質(zhì)量不高，也是影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的重要因素。
（三）裝配效應(yīng)的影響
使用經(jīng)驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)表明，各種裝配效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度影響很大。
（四）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(qiáng)度降低，因?yàn)楦g使金屬表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小應(yīng)力集中點(diǎn)，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當(dāng)兩個(gè)相互接觸的固體表面具有微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面會(huì)受到損傷，這就會(huì)引起“擦傷疲勞”（或稱(chēng)“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度也有影響。
4.熱疲勞
構(gòu)件在交變的熱應(yīng)力作用下引起的破壞稱(chēng)為“熱疲勞”。這種熱應(yīng)力主要來(lái)自?xún)煞矫妫儆蓽囟确植疾痪鸬模虎谙拗平饘僮杂膳蛎浕蚴湛s所引起的。熱疲勞破壞常常表現(xiàn)為金屬表面細(xì)微裂紋網(wǎng)絡(luò)的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環(huán)境下工作的構(gòu)件，因?yàn)槭艿皆胍舻募?lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，由這種強(qiáng)迫振動(dòng)引起的破壞，稱(chēng)為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的措施
目前飛機(jī)設(shè)計(jì)制造，在結(jié)構(gòu)布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來(lái)提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度。這里僅就與使用維護(hù)有關(guān)的方面作一介紹。
（一）減緩局部應(yīng)力
由于應(yīng)力集中是影響疲勞強(qiáng)度的主要因素。因此，減緩局部應(yīng)力是提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的一項(xiàng)重要措施。在維護(hù)使用中減緩局部應(yīng)力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
展開(kāi) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度與斷裂分析
（三）裝配效應(yīng)的影響
使用經(jīng)驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)表明，各種裝配效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度影響很大。
（四）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(qiáng)度降低，因?yàn)楦g使金屬表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小應(yīng)力集中點(diǎn)，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當(dāng)兩個(gè)相互接觸的固體表面具有微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面會(huì)受到損傷，這就會(huì)引起“擦傷疲勞”（或稱(chēng)“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度也有影響。
4.熱疲勞
構(gòu)件在交變的熱應(yīng)力作用下引起的破壞稱(chēng)為“熱疲勞”。這種熱應(yīng)力主要來(lái)自?xún)煞矫妫儆蓽囟确植疾痪鸬?；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(xì)微裂紋網(wǎng)絡(luò)的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環(huán)境下工作的構(gòu)件，因?yàn)槭艿皆胍舻募?lì)而產(chǎn)生振動(dòng)，由這種強(qiáng)迫振動(dòng)引起的破壞，稱(chēng)為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的措施
目前飛機(jī)設(shè)計(jì)制造，在結(jié)構(gòu)布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來(lái)提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度。這里僅就與使用維護(hù)有關(guān)的方面作一介紹。
（一）減緩局部應(yīng)力
由于應(yīng)力集中是影響疲勞強(qiáng)度的主要因素。因此，減緩局部應(yīng)力是提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的一項(xiàng)重要措施。在維護(hù)使用中減緩局部應(yīng)力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
1.增大圓角半徑
減緩局部應(yīng)力的一般原則是：防止截面有急劇的變化，當(dāng)這種變化不可避免時(shí)，應(yīng)保證這種變化有足夠的圓角半徑。
殲6飛機(jī)前起落架輪叉在接耳根部易產(chǎn)生裂紋，就是由于接耳根部的圓角半徑過(guò)?。ㄖ挥校?，且接耳根部外緣的圓弧過(guò)渡區(qū)過(guò)小或根本未加工出來(lái)，形成尖角造成的。針對(duì)這一情況，部隊(duì)采用了銼修和打磨的方法，工廠將接耳根部圓角半徑加大到并使根部外緣有一定寬度的圓弧過(guò)渡面（圖），從而排除了這一故障。
展開(kāi) 高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命分析與設(shè)計(jì)改進(jìn)
借助有限元分析工具, 對(duì)某燃汽輪機(jī)風(fēng)扇座環(huán)連接螺栓應(yīng)力及接觸狀態(tài)進(jìn)行了分析研究, 并計(jì)算出了螺栓的應(yīng)力幅值。
將 ASME 標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)變方法的疲勞曲線進(jìn)行了對(duì)比分析研究, 確定選用 ASME 標(biāo)準(zhǔn)中的疲勞曲線進(jìn)行螺栓疲勞壽命分析, 并與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析, 給出了一套有效的螺栓疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。并在此基礎(chǔ)上給出提高螺栓使用壽命的結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方法。
螺栓連接作為一種重要的結(jié)構(gòu)連接方式, 已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程領(lǐng)域中。然而, 在高預(yù)緊力載荷以及交變載荷作用下, 高強(qiáng)度螺栓發(fā)生疲勞斷裂的事故時(shí)有發(fā)生。針對(duì)高強(qiáng)度連接螺栓的疲勞壽命, 科研人員做了大量的研究并取得了一系列成果。
在此基礎(chǔ)上, 本研究以某型號(hào)燃汽輪機(jī)風(fēng)扇座環(huán)連接螺栓為研究對(duì)象, 借助有限元分析方法, 對(duì)該螺栓的應(yīng)力幅值及各連接部件的接觸應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析和對(duì)比研究, 并基于疲勞分析方法對(duì)初始以及改進(jìn)的螺栓壽命進(jìn)行了預(yù)估分析, 從而確定螺栓疲勞的分析方法以及優(yōu)化改進(jìn)的方案。
研究對(duì)象概況
作為研究對(duì)象的某燃汽輪機(jī)風(fēng)扇座環(huán)連接螺栓結(jié)構(gòu)布置如圖1所示, 機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速為 3000 r/min, 在啟停機(jī)次數(shù)大約 800次之后, 風(fēng)扇座環(huán)連接螺栓發(fā)生斷裂。斷口分析認(rèn)為, 其螺栓破壞為低周疲勞斷裂。
從螺栓疲勞斷口圖 (見(jiàn)圖2) 來(lái)看：區(qū)域A為裂紋萌生區(qū)域, 該區(qū)域?yàn)槁菁y的根部區(qū)域, 參考 ASME 標(biāo)準(zhǔn), 該部位的應(yīng)力集中系數(shù)不小于3.9, 屬于應(yīng)力敏感區(qū)域, 也是螺栓斷裂的常見(jiàn)多發(fā)位置;區(qū)域 B 為裂紋擴(kuò)展區(qū)域;區(qū)域 C 為斷裂失效區(qū)。
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