一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法
【专利摘要】一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，它有五大步骤：一、通过疲劳试验测定简单的单钉连接件小试样的疲劳S-N曲线；二、根据单个紧固件孔处的平衡方程，建立多钉连接件危险紧固件连接处的旁路应力与连接件尺寸参数之间的关系；三、建立循环应力下多钉连接件疲劳寿命计算公式；四、建立谱载下多钉连接件疲劳寿命计算公式；五、将已知的单钉连接件小试样的基本疲劳特性和多钉连接件的结构特性代入疲劳寿命计算公式中，即可确定多钉连接件在谱载作用下的周期总数，即为多钉连接件的疲劳寿命。本发明简单实用，仅仅需要将单钉连接件小试样的疲劳性能和多钉连接件的应力状态和尺寸参数代入模型中，就可以得到任何排列形式的多钉连接件的疲劳寿命。
【专利说明】一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，属于金属结构疲劳可靠性【技术领域】。
【背景技术】
[0002]飞机主要结构——机身、机翼和尾翼等都是采用大量紧固件连接起来的薄壁结构件，而飞机结构实际使用中疲劳裂纹的萌生往往发生在这类多钉连接结构件的细节处。长期以来，航空部门一直关注并致力于飞机结构疲劳设计，并制定适航标准以防止灾难性疲劳失效事故发生。为保飞机飞行安全，精确地进行多钉连接件的谱载疲劳寿命预测至关重要。现今多钉连接件谱载疲劳寿命预测方法主要基于疲劳试验和理论计算，试验方法需要多个连接件元件，试样和试验成本高，且不方便设计使用；而理论计算方法主要通过有限元模拟螺栓数量、半径、摩 擦系数、刚度、位置等对传递载荷以及应力应变分布的影响，需考虑的影响因素多，计算复杂，误差大，计算精度和效率低；目前尚缺乏预测多钉连接件谱载疲劳寿命的简便方法，为此，发明一种简单实用的预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，该方法仅仅需要简单的单钉连接件小试样的疲劳性能和多钉连接件的几何尺寸参数，便可以计算谱载下多钉连接件的疲劳寿命，本发明具有重要学术意义和工程应用价值。
【发明内容】
[0003]1、目的:本发明目的是提供了一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，该方法具有所需计算参数少、计算简便，计算精度高等优点，对于复杂排列形式的多钉连接件的疲劳寿命评定具有重要价值。
[0004]2、技术方案:一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，该方法具体步骤如下:
[0005]步骤一、简单的单钉连接件小试样的疲劳S-N曲线
[0006]图1为单钉连接件的加载示意图，按照图1的载荷加载形式和国家标准《金属轴向疲劳试验方法》(GB3075-82)，通过疲劳试验，测定指定应力比Rtl下简单的单钉连接件小试样的疲劳S-N曲线:
[0007]
iis ^ S, Vm ￥ = C
J \ uHiax uO / *￥
[0008]式中，Smax和Smin分别为疲劳试验循环应力的最大值和最小值为单钉连接件的疲劳极限，由试验测定；N为单钉连接件的疲劳寿命;111和C为曲线方程的形状参数，由试验数据按照《材料疲劳试验统计分析》(HB/Z112-86)拟合得到。
[0009]不同应力比下的疲劳应力等效计算的等寿命曲线(古德曼方程)为
[0010]
【权利要求】
1.一种预测多钉连接件谱载疲劳寿命的方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一、简单的单钉连接件小试样的疲劳S-N曲线 按照单钉连接件的载荷加载形式和国家标准《金属轴向疲劳试验方法》，通过疲劳试验，测定指定应力比R0下简单的单钉连接件小试样的疲劳S-N曲线:
【文档编号】G01M13/00GK104019971SQ201410213432
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】田本鉴, 熊峻江, 陈克姣 申请人:北京航空航天大学