【简介：】本篇文章给大家谈谈《飞机的疲劳性能》对应的知识点，希望对各位有所帮助。本文目录一览：
1、飞机材料疲劳原因是什么,如何早期检测和预防？
2、紧急求助，青年文摘上有一篇专门
本篇文章给大家谈谈《飞机的疲劳性能》对应的知识点，希望对各位有所帮助。
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飞机材料疲劳原因是什么,如何早期检测和预防？
飞机疲劳是由于长期经受应力造成的。这个有专门的无损探伤来查找
紧急求助，青年文摘上有一篇专门讲飞机时的注意事项，知道的朋友讲下是红版还是绿版？第几期的。
青年文摘绿版2009年第24期·知识在线
坐飞机的学问王晓云
⊙提前30分钟登机
在机场登机前，我们将通过安检，换登机牌，托运行李，登机之后就是30分钟的等待。这30分钟时间机组在干什么呢？
飞机的重量加上载重和油料不能超过最大起飞重量的限制，同时，飞机的装载情况必须确保飞机的平衡，否则会对飞机结构和飞行安全造成危害。因此要对托运行李称重，这个并非只是为了加收运费，更主要的目的是计算飞机总载重量，加上旅客人数，结合货运装运情况计算飞机载重，画出平衡表及重心位置，才能做好舱单后送交机组签字。在飞行过程中，飞机还要继续关注配重平衡。飞机在机翼、机身内部设置了多组油箱，飞行时先消耗后部的油料，两侧机翼油箱则是同时使用。加满油箱的飞机，其机翼和地面是平行的，而飞行归来之后，燃油已经消耗了七八成，此时机翼则向上翘起。
⊙旋转的发动机
发动机是客机的心脏，不仅是飞机飞行动力的来源，也为飞行中电力和液压等系统提供能源。为了安全和效率考虑，民航客机会使用一到四台发动机。像最为常见的支线飞机波音737使用的是两台涡轮风扇发动机，波音747-400作为越洋客机，则有四台发动机，即使其中一台发生故障，仍有75%的动力可以飞行。
在机场登机时，如果留意一下吊装于机翼下的飞机发动机，你会发现它有着一人多高宽大的辐射状叶片，发动机中轴的位置则有流线型的整流罩，上面涂有黑白螺旋纹。在地面机场嘈杂的环境下，一台低速旋转发动机的噪音可能容易被忽略，但这些条纹却会提示机务人员，让大家远离危险的发动机进气口。在空中飞行时，它也是一种肉眼观察发动机运转状况的保留手段。
⊙看不见的辅助动力
我们通常说，波音747是“四发飞机”，也就是说，它有四台发动机。但很少有人注意它其实还有第五台发动机，藏在不为人注意的飞机尾部。这就是被称为“辅助动力单元”的APU。它的主要作用是在飞机地面作业时提供电力和压缩空气。飞机飞行中的动力来自主发动机，而在地面关车状态下，则只能依赖APU提供电力。起飞前旅客陆续登机时，机舱里有舒适的空调和柔和的灯光，这些能源很可能都来自APU。飞机主发动机启动时的电力也需要由APU来提供。
⊙古老的铆钉
民航客机都有漂亮的流线型机身，但如果我们走近飞机仔细观察，会发现其实它的外壳和机翼都是用很多片航空铝合金铆接而成的，看起来是“补丁摞补丁”。现代航空科技如此发达，飞机为何仍然采用这样的结构？其原因主要是考虑金属热胀冷缩的特性。干线飞机巡航高度都在万米以上的高空，以获得较经济的燃油消耗，但高空气温经常在-50℃左右，与地面机场温度的温差多达七八十摄氏度以上，整块的蒙皮在温差作用下反复伸缩，时间长了将产生裂纹影响安全。
⊙多变的机翼
在飞行过程中，我们很容易就能发现机翼后半部分在起飞、降落和平飞时的形状大不一样。机翼后半部分能伸出收回的小机翼，术语叫“襟翼”。它的作用像鸟的翅膀后部宽大的羽毛，可以增加升力；机翼中后段还有几块可以竖起来的方形薄板，名为“减速板”。它们的作用主要是在空中和地面减速。
当飞机起飞时，襟翼向后向下伸出，这样可以增加机翼的面积，提高升力；当飞机达到巡航速度后，收起襟翼，和主翼合为一体，以便降低阻力，更经济省油地巡航；当下滑降落时，飞机速度变慢，再次放下襟翼维持升力，以防失速；而在飞机机轮碰触到跑道之后，还要打开减速板，在和襟翼一同提供减速的同时，将飞机的重量压向跑道，以增加飞机轮胎与跑道面的摩擦力，使飞机减速。
⊙颤抖的翼尖
客机起飞后，如果您刚好选择了靠近飞机翅膀（机翼）附近的座位，会发现整个旅途中，机翼的尖端会不断地上下晃动，仿佛要脱落。这是不是很让人紧张呢？事实上，客机设计中早已考虑了材料的弹性形变和疲劳强度，通过成千上万次人为设置的反复震动，对金属进行破坏性的疲劳测试以检验飞机结构的可靠性，因此机翼尖端在气流的作用下出现无规则的上下晃动，这些情况都是在正常工作范围内，飞机翅膀的大梁结构其实相当稳定，并不影响安全。
⊙闪动的航行灯
依照国际规定，无论军用战机，还是民航客机，飞机左翼为红灯、右翼为绿灯，机尾则采用白色闪光灯。在飞行中，在地面上，飞机的灯光系统给予其他飞机和地面人员提示：如果看到远处一架飞机的航行灯左红右绿，就可以判断为相同航向的飞机；反之则要小心，因为它显然迎面向你飞来！虽然当代民航机已有非常先进的防撞告警系统，但航行灯这种可靠的办法仍然沿用至今。
⊙起降前的遮光板
在飞机起降之前，空乘人员都会提醒乘客系好安全带，并打开飞机舷窗的遮光板。为什么要打开遮光板呢？如果飞机在起飞和降落过程中出现意外情况，客舱没有电力和照明的情况下，打开遮光板的舷窗可以为旅客提供辅助的采光，帮助大家迅速撤离，防止在黑暗中发生拥挤、踩踏等情况。同时也方便舱外的营救人员观察内部状况，进行施救。
打开遮光板虽是惯例，却也有例外，比如某些军民合用机场，出于安全方面的考虑，反而会要求飞机在降落前将所有舷窗的遮光板拉下。
世界上最大的双层客机
世界上最大的双层客机
空中客车A380(Airbus A380)是欧洲空中客车工业公司研制生产的四发550座级超大型远程宽体客机，空中客车A380投产时也是全球载客量最大的客机，空中客车A380有「空中巨无霸」之称。2010年8月1日，中国首条A380定期航线正式启用。
空中客车A380全机身长度双层客舱与四台发动机成为最易辨认的独特外形。空中客车A380在单机旅客运力上有无可匹敌的优势。在典型三舱等(头等舱-商务舱-经济舱)布局 空中客车A380图片欣赏(20张)下可承载525名乘客。空中客车A380飞机被空中客车公司视为其21世纪的“旗舰”产品。A380在投入服务后，打破波音747在远程超大型宽体客机领域统领35年的纪录，结束了波音747在市场上30年的垄断地位，成为载客量最大的民用客机(不过载重量最大的民用飞机仍是安东诺夫的An-225梦想式运输机)。
空中客车A380采用了更多的复合材料，改进了气动性能，使用新一代的发动机、先进的机翼、起落架。减轻了飞机的重量，减少了油耗和排放，座公里油耗及二氧化碳排放更低。降低了营运成本，A380飞机机舱内的环境更接近自然。客机起飞时的噪声可达当前噪声控制标准(ICAO)规定的标准要低得多。A380是首架每乘客(座)/百公里油耗不到3公升的远程飞机(这一比例相当于一辆经济型家用汽车的油耗)。
一直以来，大型远程民用运输机市场被波音公司的波音747系列所垄断，空中客车公司虽然在 其它 机型上都有与波音公司竞争的机型， 但只有在这个市场上一直是一个空白，虽然曾推出空中客车A340，但仍然不能撼动波音747的绝对优势地位。空中客车公司开发500-800座级大型民航运输机，意在抢夺由波音747把持的大型客机市场，空中客车公司提出了对未来民用航空发展的推断：未来世界民航运输机发展将继续向大型化发展，并以此提出了“枢纽/辐射”的理念，即旅客通过支线航班汇聚到枢纽机场，再由大型运输机运送到另一枢纽机场，最后再乘坐支线客机到达目的地。空中客 空中客车A380 精彩照片(19张)车公司认为，改善21世纪空中交通拥挤的最好办法是增加运力;空中客车公司推出超大型运输机计划项目曾引起不少人担忧，空中客车公司则认为大型客机市场前景十分乐观，同时为了完善空中客车的客机系列，占据更有利的地位与波音公司竞争，值得承担巨大的商业风险。
1990年空中客车公司于1990年代早期开始超大型客机的研发计划，除为了完善机种，填补超大型客机的空白外，还希望藉以打破波音747在超大型客机市场的垄断。过去道格拉斯DC-10和洛克希德L-1011三星客机已证明瓜分这一市场的风险。麦道公司亦有相似策略，推出MD-12计划，但最终终止。1993年1月波音与数家空中客车的合伙飞机制造商开始共同研究超大型商用飞机(Very Large Commercial Transport,简称VLCT)的可行性，并以合作建造的形式为目标。
1994年6月，空中客车公司宣布了其超大型运输机计划，最初该计划被称为“A3XX”。A3XX将与VLCT计划和波音的747后继者—747X竞争，747X计划将波音747上层客舱加长以容纳更多乘客。VLCT计划于1996年7月终止，波音公司亦于1997年终止747X计划。 2000年2000年12月，欧洲空中客车集团的主要持股者——欧洲航天国防集团与英国航天集团共同宣布，通过投资88亿欧元的A3XX计划，并将名称改为“A380”。当时已经有6家航空公司预定共55架A380。A380于2001年初正式定型，第一架A380出厂时计划的开发成本已升至110亿欧元。
2002年—2005年，第一组A380机翼于2002年1月开始建造，2004年4月，首架A380的机翼在英国布劳顿工厂完成组装，运往法国图卢兹进行总装。A380原型机于2004年首次亮相，2005年1月18日首架A380在空中客车图卢兹的厂房举行出厂典礼，序号为001，登记号码为F-WWOW。2005年4月27日首架A380试飞成功。同年11月，A380首次跨洲试飞抵达亚洲的新加坡。 2005年—2006年A380飞机测试项目于2001年开始，首先进行了系统测试。A380飞机在2004年11月进行了结构测试，在2005年9月进行了结构疲劳测试。2006年3月26日，A380在德国汉堡市进行了紧急撤离测试，853名乘客及20名机组人员，测试在78秒内完成。之后，欧洲航空安全局及美国联邦航空局批准A380可载乘客人数为853人。A380飞机进行了空中客车公司历史上最密集的认证飞行测试之一，持续15个月完成2200个飞行小时。认证飞行测试在2006年11月30日A380完成环球技术航线验证飞行后结束。
2006年12月12日，欧洲航空安全局和美国联邦航空局正式向空中客车公司颁发A380飞机的机型适航证。 编辑本段名称由来按照空客公司的惯例排序，新型客机的名称应该为A350，但据空客透露，走过千年，跨入新世纪，空客在技术上也需要一个大的飞跃，所以要跨过A350，应当取名为A360。但是，A360在英国的航空语言里是转圆圈的意思，空客当然不愿意只转圆圈。接下来应当是A370，然而，在空客的眼里，7和竞争对手波音有着标志性的联系，波音的飞机开头的数字都是7，再下来“8”在亚洲尤其是大中华 文化 圈内是个有口皆碑的吉利数，因此这款未来大客机便取名为A380。
2000年8月，空中客车公司宣布A3XX得到了50架确认订单和42架意向选购订单，2000年12月19日，空客公司在图卢兹正式宣布把A3XX正式命名为A380，并举行了A380项目的发起仪式。
空中客车公司从飞机设计之初就与主要的航空公司、机场和适航机构密切的协作。由于体积庞大，与任何其它飞机相比较，A380都能更好的降低座距离成本(正如波音747在1969年所作的那样)。空中客车A380与波音747-400相比，A380多提供约35%的座位和49%的地板空间，使其拥有更宽的座椅、开阔空间，而且座位英里成本比最有效的飞机低15%至20%。 空中客车公司在最初的可行性研究过程中，将A380的翼展和机身总长度限定在80×80米，以避免大型机场的重新建设。这种限制是根据国际民航组织(ICAO)和国际机场委员会的建议设定。空中客车公司A380诸多设计中均考虑了机场兼容性，使得机场只需最低限度的投资进行最小的改进就能适用于这一超大容量机型的运营。为了缩短登机和离机的时间，需要机场方面将设计新的基础设施。 根据国际民航组织的批注，对运营机场的要求，只要其跑道能运营波音747飞机的机场均可接纳A380飞机。A380能与45米宽的跑道和23米宽的滑行道相兼容，20个主机轮减少了对地面载荷的影响，并与现役的商用飞机的操纵性相当。为了提高飞机滑行的准确性，A380飞机的方向舵和机翼下安装有摄像机，使飞行员更清楚地了解飞机的位置。
A380机身庞大，易产生尾迹湍流问题，A380飞机的尾迹涡流和飞机间隔的研究已经完成。A380的涡流对后面飞机的影响与波音747的相类似，不需要修改间隔标准。不过国际民航组织(ICAO)研究发现，A380客机引起的气流较波音747客机大，由多个民航组织成立的工作小组建议，A380客机起飞后，中、小型航机要隔3分钟后才能使用跑道，大型航机亦要等候2分钟。
A380的驾驶舱位于机身最前方在两层客舱中间的高度，采用双人体制，应用新式的交互式显示屏和由以太网连接的扩展性集成航空电子模块。A380虽然采用了新设计，但同时保持了运营通用性的优点。A380具备与空中客车公司其它电传操纵系统飞机相同的驾驶舱布局、程序和操作特性，从而减少了飞行员从一种空中客车飞机转换到另一种空中客车飞机所需的培训时间。驾驶舱有8个液晶 显示器 。包括2个主要飞航显示器(Primary Flight Displays，PFD)、2个导航显示器(Navigation Displays，ND)、1个发动机参数显示器(Engine Parameter Display)、1个系统显示器(System Display)和2个多功能显示器(Multi-Function Display，MFD)，这2个多功能显示器为飞航管理系统(Flight Management System，FMS)提供操作界面。 客舱空中客车A380在典型三舱等(头等舱-商务舱-经济舱)布局下可承载555名乘客(其中上层机舱199人，下层客舱356人)，采用最高密度座位安排时可承载861名乘客。A380典型经济舱座位布置为下层「3+4+3」形式，上层为「2+4+2」形式。考虑到乘客的舒适性，空中客车A380还使用了更高效的空气过滤设备。 空中客车A380全双层宽体机舱设计为每一位乘客提供了更加宽敞的空间。机舱内的空气，每三分钟就可以更换一次。220个舷窗让机舱内享受更多的自然光。 A380的机舱配备了为客机研发的最先进的机上娱乐系统，光纤配电网络使电影、视频游戏和电视节目的选择更加灵活完备。在飞机上乘客还可以使用便携式计算机和打电话。有更多的开放空间，比如商务中心。底舱可选择为设置休息区、商务区、酒吧或其它的娱乐区，按照不同航空公司的需求，还可安排其它设施，如理发店、卧铺、赌场、按摩室或 儿童 游戏场。宽大的空间可供头等舱内安排私人套间，甚至包括淋浴设施的浴室。
发动机：Trent 900空中客车A380可以选配罗尔斯-罗伊斯公司 Trent 900或由通用电气公司与普拉特?惠特尼公司联营Engine Alliance的GP7200，两款均为应用在波音777客机上发动机的衍生产品，Trent 900是Trent系列发动机的第四代产品，为满足A380需求而设计的发动机。GP7200使用了GE90的内核及PW4090的涡轮扇及低压压缩机。在销售方面，起初Trent 900销量占上风，及后GP7200销量上升，接近Trent 900的销量。
据悉，阿联酋航空A380将会采用最新的Engine Alliance GP7200型引擎，相比同类飞机每年也可节省50万公升燃油。 A380在地面使用时可只使用两台发动机进行滑行，并只使用两台反推和一套低噪音的辅助动力装置，有助于降低噪音。 在起飞阶段，A380的4台Trent 900发动机116英寸的风扇能以每分钟近3,000转的速度运转，叶片末端的运行速度达1,000英里/小时(1,600 公里/小时)，是音速的1.3倍。
所以有机会去旅行坐上一趟也是挺好的。
疲劳强度定义
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。一般试验时规定，钢在经受10ˇ7次、非铁（有色）金属材料经受10ˇ8次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ–1表示。 许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
研究历史
疲劳强度
疲劳强度
1954 年，世界上第一款商业客机de Havilland Comet 接连发生了两起坠毁事故，这使得“金属疲劳”一词出现在新闻头条中，引起公众持久的关注。这种飞机也是第一批使用增压舱的飞行器，采用的是方形窗口。增压效应和循环飞行载荷的联合作用导致窗角出现裂纹，随着时间的推移，这些裂纹逐渐变宽，最后导致机舱解体。Comet 空难夺去了68 人的生命，这场悲剧无时无刻不在提醒着工程师创建安全、坚固的设计。
自此以后，人们发现疲劳是许多机械零部件（例如在高强度周期性循环载荷下运行的涡轮机和其他旋转设备）失效的罪魁祸首。
1867年 ，德国的A.沃勒展示了用旋转弯曲试验获得的车轴疲劳试验结果，把疲劳与应力联系起来，提出了疲劳极限的概念，为常规疲劳设计奠定了基础。第二次世界大战中及战后，通过对当时发生的许多疲劳破坏事故的调查分析，逐渐形成了现代的常规疲劳强度设计。1945年，美国的M.A.迈因纳提出了线性损伤积累理论 。1953年，美国的A.K.黑德提出了疲劳裂纹扩展理论。之后，计算带裂纹零件的剩余寿命的具体应用，形成了损伤容限设计。20世纪60年代，可靠性理论开始在疲劳强度设计中应用。
在常规疲劳强度设计中，有无限寿命设计（将工作应力限制在疲劳极限以下，即假设零件无初始裂纹，也不发生疲劳破坏，寿命是无限的）和有限寿命设计（采用超过疲劳极限的工作应力，以适应一些更新周期短或一次消耗性的产品达到零件重量轻的目的，也适用于宁愿以定期更换零件的办法让某些零件设计得寿命较短而重量较轻）。损伤容限设计是在材料实际上存在初始裂纹的条件下，以断裂力学为理论基础，以断裂韧性试验和无损检验技术为手段，估算有初始裂纹零件的剩余寿命，并规定剩余寿命应大于两个检修周期，以保证在发生疲劳破坏之前，至少有两次发现裂纹扩展到危险程度的机会。疲劳强度可靠性设计是在规定的寿命内和规定的使用条件下，保证疲劳破坏不发生的概率在给定值（可靠度）以上的设计，使零部件的重量减轻到恰到好处。
疲劳强度算法.
常规疲劳强度计算是以名义应力为基础的，可分为无限寿命计算和有限寿命计算。零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关，它们之间的关系可以用应力一寿命曲线（σ-N曲线）和应变一寿命曲线（δ－Ν曲线）表示。应力一寿命曲线和应变一寿命曲线，统称为S-N曲线。根据试验可得其数学表达式：
σmN=C
式中：N应力循环数；
m、C材料常数。
在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，所以，在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。
理论分析
疲劳强度
疲劳强度
疲劳的机制可以分成三个相互关联的过程：
1. 裂纹产生
2. 裂纹延伸
3. 断裂
FEA 应力分析可以预测裂纹的产生。许多其他技术，包括动态非线性有限元分析可以研究与裂纹的延伸相关的应变问题。由于设计工程师最希望从一开始就防止疲劳裂纹的出现，确定材料的疲劳强度。
裂纹开始出现的时间以及裂纹增长到足以导致零部件失效的时间由下面两个主要因素决定：零部件的材料和应力场。材料疲劳测试方法可以追溯到19 世纪，由August Wöhler 第一次系统地提出并进行了疲劳研究。标准实验室测试采用周期性载荷，例如旋转弯曲、悬臂弯曲、轴向推拉以及扭转循环。科学家和工程师将通过此类测试获得的数据绘制到图表上，得出每类应力与导致失效的周期重复次数之间的关系，或称S-N 曲线。工程师可以从S-N 曲线中得出在特定周期数下材料可以承受的应力水平。
该曲线分为高周疲劳和低周疲劳两个部分。一般来说，低周疲劳发生在10,000 个周期之内。曲线的形状取决于所测试材料的类型。某些材料，例如低碳钢，在特定应力水平（称为耐疲劳度或疲劳极限）下的曲线比较平缓。不含铁的材料没有耐疲劳度极限。
大体来说，只要在设计中注意应用应力不超过已知的耐疲劳度极限，零部件一般不会在工作中出现失效。但是，耐疲劳度极限的计算不能解决可能导致局部应力集中的问题，即应力水平看起来在正常的“安全”极限以内，但仍可能导致裂纹的问题。
与通过旋转弯曲测试确定的结果相同，疲劳载荷历史可以提供关于平均应力和交替应力的信息。测试显示，裂纹延伸的速度与载荷周期和载荷平均应力的应力比率有关。裂纹仅在张力载荷下才会延伸。因此，即使载荷周期在裂纹区域产生压缩应力，也不会导致更大的损坏。但是，如果平均应力显示整个应力周期都是张力，则整个周期都会导致损坏。
许多工况载荷历史中都会有非零的平均应力。人们发明了三种平均应力修正方法，可以省去必须在不同平均应力下进行疲劳测试的麻烦：
Goodman 方法- 通常适用于脆性材料。
Gerber 方法- 通常适用于韧性材料。
Soderberg 方法- 通常最保守。
这三种方法都只能应用于所有相关联的S-N 曲线都基于完全反转载荷的情况。而且，只有所应用疲劳载荷周期的平均应力与应力范围相比很大时，修正才有意义。实验数据显示，失效判据位于Goodman 曲线和Gerber 曲线之间。这样，就需要一种实用的方法基于这两种方法并使用最保守的结果来计算失效。
疲劳寿命的计算方法
对每个设计进行物理测试明显是不现实的。在多数应用中，疲劳安全寿命设计需要预测零部件的疲劳寿命，从而确定预测的工况载荷和材料。计算机辅助工程(CAE) 程序使用三种主要方法确定总体疲劳寿命。这些方法是：
• 应力寿命方法(SN)
这种方法仅基于应力水平，只使用Wöhler 方法。尽管不适用于包含塑性部位的零部件，低周疲劳的精确度也乏善可陈，但这种方法最容易实施，有丰富的数据可供使用，并且在高周疲劳中有良好的效果。
• 应变寿命(EN)
这种方法可以对局部区域的塑性变形进行更详细的分析，非常适合低周疲劳应用。但是，结果存在一些不确性。
• 线性弹性破坏力学(LEFM)
这种方法假设裂缝已经存在并且被检测到，然后根据应力强度预测裂缝的增长。借助计算机代码和定期检查，这种方法对大型结构很实用。由于易于实施并且有大量的材料数据可用，SN 是最常用的方法。
设计人员使用SN 方法计算疲劳寿命
在计算疲劳寿命时，应考虑等幅载荷和变幅载荷。
这种方法假设零部件在恒定的幅度、恒定的平均应力载荷周期下工作。通过使用SN 曲线，设计人员可以快速计算导致零部件发生失效的此类周期数量。而对于零部件需要在多种载荷下工作的情况，则可采用Miner 规则来计算每种载荷情况的损坏结果，并将所有这些损坏结果合并起来获得一个总体的破坏值。
其结果称为“损坏因子”，是一个失效分数值。零部件在D = 1.0 时发生失效，因此，如果D = 0.35，该零部件的寿命已经消耗了35%。这一理论还认为由应力周期导致的损坏与损坏在载荷历史的哪个位置发生无关，并且损坏积累速度与应力水平无关。
这种方法假设零部件在恒定的幅度、恒定的平均应力载荷周期下工作。通过使用SN 曲线，设计人员可以快速计算导致零部件发生失效的此类周期数量。
而对于零部件需要在多种载荷下工作的情况，则可采用Miner 规则来计算每种载荷情况的损坏结果，并将所有这些损坏结果合并起来获得一个总体的破坏值。其结果称为“损坏因子”，是一个失效分数值。零部件在D = 1.0 时发生失效，因此，如果D = 0.35，该零部件的寿命已经消耗了35%。这一理论还认为由应力周期导致的损坏与损坏在载荷历史的哪个位置发生无关，并且损坏积累速度与应力水平无关。
在真实的环境条件下，多数零部件承载的载荷历史是不断变化的，幅度和平均应力都是如此。因此，更为通用和现实的方法需要考虑变幅载荷，在这种情况下，应力尽管随着时间循环反复，但其幅度是变化的，这就有可能将应力分解成载荷“块”。在处理这种类型的载荷时，工程师使用一种称为“雨流法计数”的技术。附录B 讨论如何研究FEA 疲劳结果，它就雨流法计数提供了更多信息。
在通过SN 方法研究疲劳方面，FEA 提供了一些非常优秀的工具，这是因为输入由线弹性应力场组成，并且FEA 能够处理多种载荷情况交互作用的可能情形。如果要计算最坏情况的载荷环境（这是一种典型方法），系统可以提供大量不同的疲劳计算结果，包括寿命周期图、破坏图以及安全系数图。此外，FEA 可以提供较小主要交替应力除以较大主要交替应力的比率的图解（称为双轴性指示图），以及雨流矩阵图。后者是一个3D 直方图，其中的X 和Y 轴代表交替应力和平均应力，Z 轴代表每个箱所计的周期数。
设计方法
疲劳强度
疲劳强度
设计人员通常认为最重要的安全因素是零部件、装配体或产品的总体强度。为使设计达到总体强度，工程师需要使设计能够承载可能出现的极限载荷，并在此基础上再加上一个安全系数，以确保安全。但是，在运行过程中，设计几乎不可能只承载静态载荷。在绝大多数的情况下，设计所承载的载荷呈周期性变化，反复作用，随着时的推移，设计就会出现疲劳。
实际上，疲劳的定义为：“由单次作用不足以导致失效的载荷的循环或变化所引起的失效”。疲劳的征兆是局部区域的塑性变形所导致的裂纹。此类变形通常发生在零部件表面的应力集中部位，或者表面上或表面下业已存在但难以被检测到的缺陷部位。尽管我们很难甚至不可能在FEA 中对此类缺陷进行建模，但材料中的变化永远都存在，很可能会有一些小缺陷。FEA 可以预测应力集中区域，并可以帮助设计工程师预测他们的设计在疲劳开始之前能持续工作多长时间。
对承受循环应力的零件和构件，根据疲劳强度理论和疲劳试验数据，决定其合理的结构和尺寸的机械设计方法。机械零件和构件对疲劳破坏的抗力，称为零件和构件的疲劳强度。疲劳强度由零件的局部应力状态和该处的材料性能确定，所以疲劳强度设计是以零件最薄弱环节为依据的。通过改进零件的形状以减小应力集中，或对最弱环节的表面层采用适当的强化工艺，便能显著地提高其疲劳强度。应用疲劳强度设计能保证机械在给定的寿命内安全运行。
欧标仪器疲劳试验机，测试各类材料及相关制品的疲劳测试。
影响因素
疲劳强度
疲劳强度
1、屈服强度
材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2、表面状态
最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。
3、尺寸效应
材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
4、冶金缺陷
冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
5、腐蚀介质
弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。
在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。
6、温度
碳钢的疲劳强度，从室温到120℃时下降，从120℃到350℃又上升，温度高于350℃以后又下降，在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。
解决措施
根据疲劳破坏的分析，裂纹源通常是在有应力集中的部位产生，而且构件持久极限的降低，很大程度是由于各种影响因素带来的应力集中影响。因此设法避免或减弱应力集中，可以有效提高构件的疲劳强度。可以从以下几个方面来提高构件的疲劳强度。
1、合理设计构件的外形
构件截面改变越激烈，应力集中系数就越大。因此工程上常采用改变构件外形尺寸的方法来减小应力集中。如采用较大的过渡圆角半径，使截面的改变尽量缓慢，如果圆角半径太大而影响装配时，可采用间隔环。既降低了应力集中又不影响轴与轴承的装配。此外还可采用凹圆角或卸载槽以达到应力平缓过渡。
设计构件外形时，应尽量避免带有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然变化处（阶梯轴），当结构需要直角时，可在直径较大的轴段上开卸载槽或退刀槽减小应力集中；当轴与轮毂采用静配合时，可在轮毂上开减荷槽或增大配合部分轴的直径，并采用圆角过渡，从而可缩小轮毂与轴的刚度差距，减缓配合面边缘处的应力集中。
2、提高构件的表面加工质量
一般说，构件表层的应力都很大，例如在承受弯曲和扭转的构件中，其最大应力均发生在构件的表层。同时由于加工的原因，构件表层的刀痕或损伤处，又将引起应力集中。因此，对疲劳强度要求高的构件，应采用精加工方法，以获得较高的表面质量。特别是对高强度钢这类对应力集中比较敏感的材料，其加工更需要精细。
3、提高构件表面强度
常用的方法有表面热处理和表面机械强化两种方法。表面热处理通常采用高频淬火、渗碳、氰化、氮化等措施，以提高构件表层材料的抗疲劳强度能力。表面机械强化通常采用对构件表面进行滚压、喷丸等，使构件表面形成预压应力层，以降低最容易形成疲劳裂纹的拉应力，从而提高表层强度。
关于《飞机的疲劳性能》的介绍到此就结束了。
