[发明专利]一种金属结构疲劳强度分析方法

说明书

本发明涉及一种金属结构疲劳强度分析方法，步骤为：步骤一：确定分析结构类型及相应的应力集中系数Kt使用范围；步骤二：根据分析结构对应的Kt范围选取材料S/N曲线；步骤三：计算结构细节疲劳品质(DFQ)；步骤四：根据分析位置的载荷谱情况，求得危险部位的疲劳等效工作应力；步骤五：计算结构可靠性寿命；步骤六：计算结构疲劳裕度，完成整个结构疲劳分析过程。本发明对影响疲劳性能的各项参数进行了全面而细致的研究，为各类金属结构的疲劳强度分析提供了一种详细的、准确的、快速的疲劳计算方法，不仅可以有效保证飞机疲劳分析可靠性，也可将研究成果推广到其它高端装备制造业金属产品疲劳分析，工程应用空间广泛。

技术领域

本发明涉及一种金属结构疲劳强度分析方法，属于民用飞机结构疲劳强度设计领域。

背景技术

在大型民用飞机设计领域，金属结构是民用飞机结构重要组成部分，准确、快捷的金属结构疲劳分析方法是民用飞机设计经济性和安全性的重要保证，是民用飞机设计中最关键的核心技术之一。本发明是面向航空器产品的基础性研究，基于各类典型结构及基础材料数据库研发，引入细节疲劳品质DFQ定义结构基础疲劳性能，对结构类型进行细致划分，对影响疲劳性能的各项参数进行了全面而细致的研究，针对不同的结构分析要求计算对应的可靠性寿命，在民用飞机设计初期及后期均有着广泛的应用空间，提供了一套详细的、准确的、快速的民用飞机结构疲劳分析方法，不仅可以有效保证飞机疲劳分析可靠性，也可将研究成果推广到其它高端装备制造业金属产品疲劳分析，工程应用空间广泛。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明创造提供了一种金属结构疲劳强度分析方法，针对待分析对象，先进行分类，确定相应的应力集中系数，再根据具体的应力集中系数范围，进行后续的S/N曲线、结构细节疲劳品质、结构可靠性寿命和结构疲劳裕度等参数的计算，解决了现有技术中存在的计算方法准确性低、计算结果可靠性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种金属结构疲劳强度分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、确定待分析结构的类型和对应的应力集中系数Kt使用范围；

1a)、确定待分析结构的类型，将结构化分为四种类型：1)开口及凹槽、2)紧固件孔(传载)、3)紧固件孔(非传载)、4)耳片；

1b)、根据具体结构尺寸确定应力集中系数Kt，不同的结构类型对应有其具体的应力集中系数Kt使用范围；

2)、根据分析确定的Kt范围，确定S/N曲线，从而得到S/N曲线斜度参数s值和S/N曲线疲劳影响参数m值；

3)、计算结构细节疲劳度品质DFQ，具体公式如下：

其中，

C：结构构型系数；M：材料系数；E：尺寸系数；Kt：应力集中系数；

[P]：影响疲劳性能的其它工艺系数；

4)、根据分析位置的载荷谱情况，求得危险部位的疲劳等效最大工作应力S_max：利用工程分析或有限元法对结构进行细节应力分析，求得危险部位的疲劳等效最大工作应力S_max；

5)、计算结构可靠寿命N_R：

5a)利用DFQ法疲劳寿命公式计算结构可靠度为50％，置信度为50％的结构疲劳寿命；

其中，

N：疲劳寿命；

DFQ：细节疲劳品质；

R：应力比；

S_max：疲劳等效最大工作应力；