飞行器结构疲劳强度可靠性分析

论文摘要

飞机结构承受的载荷主要为交变载荷,疲劳破坏是其主要的失效形式,因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是结构强度和可靠性研究的主要内容之一。由于影响疲劳寿命的因素很多,疲劳现象的机理也很复杂,所以正确有效的计算结构的疲劳寿命和疲劳可靠性,具有非常重要的理论和工程实际意义。本文首先回顾了国内外学者在结构疲劳强度可靠性分析中所得到的研究成果,介绍了研究结构疲劳可靠性的应力—强度干涉模型,并在其基础上讨论了结构可靠度的计算方法以及国内外结构元件疲劳可靠性的分析方法。该模型认为结构的应力和强度均为服从一定统计分布的随机变量,结构强度大于结构所受应力的概率就是结构的可靠度,是目前结构可靠性分析中应用的基本模型,广泛应用于各类结构可靠度的计算。本文对飞机受到的疲劳载荷进行了分析阐述,给出了载荷的统计数据,介绍了将载荷时间历程转化成完整循环载荷的处理方法—雨流计数法,同时对飞机载荷谱的生成进行了举例说明,并利用相应的统计数据,计算出在不同的环境下的机翼所受载荷的大小和频率,根据材料的疲劳寿命曲线,应用名义应力法和疲劳累积损伤理论计算出飞机机翼的疲劳寿命。最后,本文分析了机翼的受力情况,将机翼模型进行简化,利用所得的数据结果计算机翼的强度,并利用应力—强度干涉模型,分析应力和强度为正态分布时的结构可靠度,同时对在阵风作用下飞机机翼可靠度进行了理论计算,在实际结构中,强度的均值大于应力均值,结构可靠度大于0.5,当两者相差为定值时,应力和强度的方差愈大,结构失效概率越大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 疲劳的产生与发展
• 1.3 国内外疲劳强度可靠性研究的发展和现状
• 1.4 结构疲劳强度可靠性分析的一些假设
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 结构疲劳强度可靠性分析基本理论
• 2.1 疲劳分析的基本概念
• 2.2 应力—强度干涉模型
• 2.3 结构可靠度的计算方法
• 2.4 结构元件的疲劳可靠性分析
• 2.4.1 疲劳累积损伤模型
• 2.4.2 剩余强度模型
• 2.4.3 疲劳寿命模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 飞机的疲劳载荷
• 3.1 机体结构的疲劳载荷
• 3.1.1 突风重复载荷
• 3.1.2 机动重复载荷
• 3.1.3 着陆撞击重复载荷
• 3.1.4 地面滑行载荷
• 3.1.5 地—空—地循环载荷
• 3.2 载荷谱的处理方法
• 3.3 疲劳载荷谱
• 3.4 随机疲劳载荷谱
• 3.4.1 伪随机数
• 3.4.2 随机谱编排
• 3.5 本章小结
• 第4章 飞机机翼的疲劳寿命分析
• 4.1 疲劳寿命估算的累积损伤模型
• 4.1.1 Miner线性累积损伤理论对载荷谱的折算简化
• 4.1.2 运用累积损伤原理的寿命估算
• 4.1.3 疲劳寿命的理论分布
• 4.2 金属材料的疲劳性能
• 4.2.1 S-N曲线
• 4.2.2 等寿命曲线
• 4.2.3 材料的P-S-N曲线
• 4.3 某机翼疲劳寿命的估算
• 4.3.1 基本计算参数
• 4.3.2 机翼的载荷谱
• 4.3.3 危险部位应力谱
• 4.3.4 对应于应力谱的S-N曲线的确定
• 4.3.5 机翼疲劳寿命的计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 机翼结构疲劳强度可靠性分析
• 5.1 机翼强度分析
• 5.1.1 机翼的受力分析
• 5.1.2 机翼强度计算
• 5.2 机翼的疲劳强度可靠性分析
• 5.2.1 应力和强度均为正态分布的结构可靠度计算
• 5.2.2 阵风作用下的机翼可靠度计算
• 5.2.3 基于对数正态分布的疲劳寿命可靠性分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士在读期间发表的论文
• 致谢