一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法
【專利摘要】一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，它有五大步驟：一、通過疲勞試驗測定簡單的單釘連接件小試樣的疲勞S-N曲線；二、根據(jù)單個緊固件孔處的平衡方程，建立多釘連接件危險緊固件連接處的旁路應(yīng)力與連接件尺寸參數(shù)之間的關(guān)系；三、建立循環(huán)應(yīng)力下多釘連接件疲勞壽命計算公式；四、建立譜載下多釘連接件疲勞壽命計算公式；五、將已知的單釘連接件小試樣的基本疲勞特性和多釘連接件的結(jié)構(gòu)特性代入疲勞壽命計算公式中，即可確定多釘連接件在譜載作用下的周期總數(shù)，即為多釘連接件的疲勞壽命。本發(fā)明簡單實用，僅僅需要將單釘連接件小試樣的疲勞性能和多釘連接件的應(yīng)力狀態(tài)和尺寸參數(shù)代入模型中，就可以得到任何排列形式的多釘連接件的疲勞壽命。
【專利說明】一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，屬于金屬結(jié)構(gòu)疲勞可靠性【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機主要結(jié)構(gòu)——機身、機翼和尾翼等都是采用大量緊固件連接起來的薄壁結(jié)構(gòu)件，而飛機結(jié)構(gòu)實際使用中疲勞裂紋的萌生往往發(fā)生在這類多釘連接結(jié)構(gòu)件的細(xì)節(jié)處。長期以來，航空部門一直關(guān)注并致力于飛機結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計，并制定適航標(biāo)準(zhǔn)以防止災(zāi)難性疲勞失效事故發(fā)生。為保飛機飛行安全，精確地進行多釘連接件的譜載疲勞壽命預(yù)測至關(guān)重要?，F(xiàn)今多釘連接件譜載疲勞壽命預(yù)測方法主要基于疲勞試驗和理論計算，試驗方法需要多個連接件元件，試樣和試驗成本高，且不方便設(shè)計使用；而理論計算方法主要通過有限元模擬螺栓數(shù)量、半徑、摩 擦系數(shù)、剛度、位置等對傳遞載荷以及應(yīng)力應(yīng)變分布的影響，需考慮的影響因素多，計算復(fù)雜，誤差大，計算精度和效率低；目前尚缺乏預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的簡便方法，為此，發(fā)明一種簡單實用的預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，該方法僅僅需要簡單的單釘連接件小試樣的疲勞性能和多釘連接件的幾何尺寸參數(shù)，便可以計算譜載下多釘連接件的疲勞壽命，本發(fā)明具有重要學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]1、目的:本發(fā)明目的是提供了一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，該方法具有所需計算參數(shù)少、計算簡便，計算精度高等優(yōu)點，對于復(fù)雜排列形式的多釘連接件的疲勞壽命評定具有重要價值。
[0004]2、技術(shù)方案:一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，該方法具體步驟如下:
[0005]步驟一、簡單的單釘連接件小試樣的疲勞S-N曲線
[0006]圖1為單釘連接件的加載示意圖，按照圖1的載荷加載形式和國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬軸向疲勞試驗方法》(GB3075-82)，通過疲勞試驗，測定指定應(yīng)力比Rtl下簡單的單釘連接件小試樣的疲勞S-N曲線:
[0007]
iis ^ S, Vm ￥ = C
J \ uHiax uO / *￥
[0008]式中，Smax和Smin分別為疲勞試驗循環(huán)應(yīng)力的最大值和最小值為單釘連接件的疲勞極限，由試驗測定；N為單釘連接件的疲勞壽命;111和C為曲線方程的形狀參數(shù)，由試驗數(shù)據(jù)按照《材料疲勞試驗統(tǒng)計分析》(HB/Z112-86)擬合得到。
[0009]不同應(yīng)力比下的疲勞應(yīng)力等效計算的等壽命曲線(古德曼方程)為
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)測多釘連接件譜載疲勞壽命的方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一、簡單的單釘連接件小試樣的疲勞S-N曲線 按照單釘連接件的載荷加載形式和國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬軸向疲勞試驗方法》，通過疲勞試驗，測定指定應(yīng)力比R0下簡單的單釘連接件小試樣的疲勞S-N曲線:
【文檔編號】G01M13/00GK104019971SQ201410213432
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】田本鑒, 熊峻江, 陳克姣 申請人:北京航空航天大學(xué)