板间摩擦对航空连接件疲劳性能的影响

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1、第42卷第3期2010年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics板间摩擦对航空连接件疲劳性能的影响舒文军何宇廷刘仁宇杜金强伍黎明(空军工程大学工程学院，西安，710038)V01．42No．3Jun．2010摘要：针对某型飞机外翼下壁板典型连接件结构，建立了三维有限元接触模型，对其细节弹塑性应力进行了分析，并利用局部应力应变法估算了其疲劳寿命。研究发现．连接件的疲劳性能对搭接板之间的摩擦条件是较为敏感的，随着摩擦系数的减少，板之间的摩擦力下降，孔边局部应力增大，连接件的疲劳性能

2、下降。最后，对不同摩擦条件下的航空模拟搭接试件进行疲劳试验，试验结果与寿命估算结果较为一致，验证了分析方法的有效性。关键词：连接件；三维有限元模型；弹塑性分析；疲劳寿命；摩擦中图分类号：V2文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)03—0347—04FrictionEffectsBetweenPlatesonFatiguePerformanceofAircraftJoints’ShuWenjun，HeYuting，LiuRenyu，DuJinqiang，WuLiming(EngineeringCollege，AirForceEngineeringUn

3、iversity，Xi’an，710038，China)Abstract：Athree-dimensionalcontactmodelisestablishedusingANSYSsoftwarebasedonthetypicalstrapjointundertheouterairplanewing．Thedetailedstressaroundboltholesareanalyzed．Then，thefatiguegapcoefficientisobtainedusingtheresultofathree—dimensionalmodel．Andthefatig

4、uelifeisobtainedbyNuberformulas．Itisfoundthatthefatigueperformanceissusceptiveofthefrictionbe—tweenplates．Asthefrictioncoefficientdrops，Thefrictionforcebetweenplatesdrops，SOtheincreasedloadtransferredbyboltsresultsinanexacerbationofthelocalstressaroundholes．Inevitably，thefa—tigueperfo

5、rmanceofjointsdrops．Besides，whenthefrictioncoefficientdrops，thedroppingoffatigueperformanceaccelerates．Meanwhile，basedonthestrapjointundertheouterairplanewing，thefatiguelifeofspecimenswithdifferentfrictionsisobtainedthroughfatiguetests．Itisverifiedthattheestimatedresultofthethree—dime

6、nsionalmodelagreeswiththatofexperimentaldata．Keywords：strapjoint；three—dimensionalfiniteelementmodel；elastic-plasticanalysis；fatiguelife；friction航空结构中存在大量的结构连接件。很多重要的承力构件，都是通过螺栓、铆钉等紧固件和其他结构相连接r¨。连接件结构的疲劳性能分析在飞机结构的疲劳分析中占有重要地位，是确保飞行安全必不可少的基础分析研究工作，对航空结构的安全和效率有着至关重要的作用[2】。结构连接件的疲劳性能主要取决于

7、孔的配置、紧固件和相配板间的材料及装配方法、外载引起的局部应力变化以及紧固件和孔之间的擦伤等方面的因素[3]。搭接连接件在外载的作用下，基板上的载荷由两部分构成，分别是钉传载荷和旁路载荷。这两部分载荷引起的孔边局部应力增大到一定程度时，使基金项目：国家高技术研究发展计划(“八六三”计划)(2009AA042406)资助项目；国防“十一五”预研基金(513270501)资助项目。收稿日期：2009-10-13；修订日期：2010—03—19作者简介：舒文军，男，博士研究生，1981年9月生；何字廷(联系人)，男，教授，E—mail：hyt666@tom．corn。3

8、48南京航