飞机结构振动疲劳分析研究进展

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1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mar．2012飞机结构振动疲劳分析研究进展张钊1，张万玉2，胡亚琪1(1．西北工业大学航空学院，陕西西安710072；2．中国人民解放军63871部队，陕西华阴714200)摘要：结构的振动疲劳分析研究对飞行器设计及其可靠性具有重要意义。全面阐述了国内外在结构振动疲劳研究方面的新进展，特别对随机振动栽荷下结构的疲劳寿命估算作了详细的评述与讨论，综合最新的研究方法和取得的成果，对一些新出现的研究方向，

2、比如材料的振动疲劳寿命曲线、飞机结构抗振动疲劳设计等进行了阐述，最后指出了结构振动疲劳分析尚待进一步研究的问题。关键词：振动疲劳；寿命估算；频域分析；功率谱密度中图分类号：V215．5文献标识码：A文章编号：1671—654X(2012)02．0060．05DevelopmentofAircraftStructureVibrationFatigueLifeStudyZHANGZha01，ZHANGWan—yu2，HUYa．qil(1．SchoolofAeronautics，NorthweastPolytechnical

3、University，髓’口n710072，China；2．Unit63871，ThePLA，Huayin714200，China)Abstract：Thestudyonvibrationfatigueisimportantinfluenceondesignandreliabilityofaircraft．Ad—vancesinvibrationfatiguearepresentedinthispaper，especiallytheestimationoffatiguelifeunderrail·domvibratio

4、nisreviewedindetail．Thedevelopmentoflatestresearchmethodsandachievementsaresummarizedtoo．Themajoremergingdirections，forexample，testofvibrationfatigueandtheaircraftanti—vibrationfatiguedesignalehighlightedaswell．Therequirementoffurtherresearchdevelopmentisalsodis

5、cussedatlast．Keywords：vibrationfatigue；lifeestimation；frequencydomainanalysis；PSD引言在整个飞行过程中，飞机上的某些部位会始终处于强噪声(如喷气噪声、附面层噪声等)环境之中，飞机的某些薄板结构会由于这些噪声激励导致振动而产生疲劳，引起铆钉松动，严重时甚至会引起蒙皮撕裂⋯。另外，某些典型结构，如舵面、平尾、垂尾、腹鳍等，由于受到扰流的作用会引起随机振动响应，从而在这些结构的某些部位产生疲劳裂纹旧。J。这种由噪声、振动的激励而导致结构产生的疲劳

6、现象称之为振动疲劳[4】。比如强五飞机空速管悬臂同定在右机翼翼尖处，使用中不到100h即在根部出现裂纹或断裂。后经分析得知强五飞机机翼有多外挂，使得空速管一阶频率附近存在多个共振区，以致在着陆滑行及其他急剧机动动作中机翼连同其上的空速管振动严重。随着飞机飞行速度的提高，振动疲劳问题显得愈加突出㈣。目前，国内外研究人员对振动疲劳，特别是声疲劳做了大量的分析工作，并且已经运用到工程实践中，但是已有的认识及工程预测方法主要是由大量的实验数据及简化模型总结得到的经验与半理论半经验方法∞-4s]，有关振动疲劳的机理研究尚处于起始

7、阶段。为了适应航空技术发展的新趋势，迫切需要对振动疲劳问题进行更深入的研究。对于材料强度问题而言，可以将振动疲劳破坏简单地假设为与通常所谓的“静态”应力疲劳破坏相一致，因为两者同样都是由于应力循环导致损伤累积而产生的破坏，这样一来，便可以借用已有的疲劳知识作为基础来分析振动疲劳强度问题。但对结构强度问题来说，振动疲劳与所谓的应力疲劳在载荷的产生特点、频率范围以及频率的影响方面是有明显区别的，因此振动疲劳寿命分析方法与常规疲劳分析方法存在显著差别。振动疲劳结构寿命分析方法如下图所示。收稿日期：201l—12—20修订日期

8、：2012—01—16基金项目：西北1二业大学基础研究摹金项目资助(JC20110237)作者简介：张钊(1989一)，男，河南平顶山人，硕士研究生，主要研究方向为航空结构强度与振动。2012年3月张钊等：飞机结构振动疲劳分析研究进展·6l·糍

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