飞机结构疲劳强度的影响因素及改进措施(二)
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材料的疲劳极限和曲线
材料在一定循环特征下,可以承受无限次应力循环而不发生破坏的最大应力,叫做材料的疲劳极限。
每一种材料的疲劳极限必须通过试验来测定。下面以对称循环旋转弯曲疲劳极限的测定方法为例作简单介绍。

图5 钢的σ-N曲线

图6 铝合金的σ-N曲线
对于钢材,当循环次数N越大时,曲线逐渐趋于水平,即有一条水平渐近线。水平渐近线所对应的纵坐标,就是对称循环的疲劳极限。

图7 σ-N曲线的三个范围

图8 损伤尺寸与载荷循环数的关系
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影响飞机结构疲劳强度的因素
根据部队和工厂维修实践,影响飞机结构疲劳强度的因素主要有以下四个方面:
应力集中的影响
大量破坏事例证明:应力集中是影响飞机结构疲劳强度的主要因素,疲劳源总是出现在应力集中的部位。如开孔、开槽、倒角、螺纹等处容易出现疲劳裂纹。
表面加工质量的影响
大量的破坏事例也证明:表面加工质量不高,也是影响飞机结构疲劳强度的重要因素。
装配效应的影响
使用经验和疲劳试验表明,各种装配效应对结构的疲劳强度影响很大。
使用环境的影响
1.腐蚀疲劳
金属受到腐蚀,将产生“腐蚀疲劳”,使疲劳强度降低,因为腐蚀使金属表面产生无数的小应力集中点,促使疲劳裂纹的形成。
2. 擦伤疲劳
当两个相互接触的固体表面具有微小的相对运动时,表面会受到损伤,这就会引起“擦伤疲劳”(或称“擦伤腐蚀”)。
3. 高温疲劳
其和低温疲劳温度对结构的疲劳强度也有影响。
4. 热疲劳
构件在交变的热应力作用下引起的破坏称为“热疲劳”。这种热应力主要来自两方面,①由温度分布不均所引起的;②限制金属自由膨胀或收缩所引起的。热疲劳破坏常常表现为金属表面细微裂纹网络的形成,叫做“龟裂”。
5. 声疲劳
在声环境下工作的构件,因为受到噪音的激励而产生振动,由这种强迫振动引起的破坏,称为“声疲劳”或“噪音疲劳”。