[发明专利]一种金属结构疲劳强度分析方法

摘要

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。

主权项

1.一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)传载的紧固件孔、3)非传载的紧固件孔、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；s：S/N曲线斜度参数；m：S/N曲线材料疲劳影响参数；5b)将求得的N除以对应的分散系数得到结构要求的不同置信度及不同可靠度下的可靠寿命N_R；6)、计算结构疲劳裕度：6a)计算结构疲劳最大许用应力[S_max]；定义结构在应力比R＝0.1的常幅载荷作用下的目标寿命为N_G，可以承受的疲劳最大许用应力为[S_max]，则有：得到6b)计算结构疲劳裕度FM：结构疲劳裕度FM计算公式如下：由此得到FM。