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量實測的載荷歷程，經(jīng)過統(tǒng)計分析和簡化得到疲勞載荷譜。雖然對個別飛機的某次
飛行，載荷歷程是隨機的，帶有不確定性。但同類型飛機的載荷歷程統(tǒng)計結(jié)果就顯示
出規(guī)律性，因此可以把疲勞載荷譜作為一種規(guī)范用于同類型飛機。疲勞載荷譜通常
用表格或曲線說明在給定時間間隔中各種載荷水平及其出現(xiàn)次數(shù)。
21應力譜
疲勞載荷譜可以轉(zhuǎn)成應力譜，因為在彈性范圍內(nèi)，載荷與應力成比例關系，只要
乘上一個系數(shù)，即可由載荷得出應力；若不成比例，則要考慮塑性影響來獲得應力譜。
疲勞應力用 3表示。與疲勞載荷相似，疲勞應力也有五個參數(shù)： 3%&，3’(，3，3%和
)。
41 3 5曲線（疲勞壽命曲線）
3—5曲線（疲勞壽命曲線）由試驗得到，用來估算安全壽命。 3為循環(huán)應力的幅
值 3%，5為斷裂時的循環(huán)數(shù)。由圖可見，當 3下降到某一值時，循環(huán)數(shù) 5似乎無限增
加，此應力水平稱為疲勞極限。 3—5曲線是在一定的頻率、恒振幅和一定的載荷比
)下試驗，測出斷裂時的疲勞總循環(huán)數(shù)得出的。 )* /時的疲勞極限用符  /表示。
鋁合金等沒有明顯的疲勞極限，一般取 5 * /06所對應的 3%作為材料的疲勞極限。幾種常用材料的疲勞極限與靜強度極限大致有以下關系：普通鋼材 3 /（  /）（01 2" 7018）9，高強度鋁合金 3 / （012 7014）9，其他鋁合金 3 / （014 7018）9（光滑試件）。當材料、熱處理、表面處理、應力集中系數(shù)、加載方式不同時， 3—5曲線也不同。在初步設計時，可參考類似結(jié)構(gòu)的 3—5曲線適當修正，得到設計所需用的
3—5曲線，或用插值法利用同類 3—5曲線。
"1疲勞壽命估算
由零部件的疲勞載荷譜和 35曲線，就可根據(jù)損傷理論估算疲勞壽命。計算時
•/20•
 
需考慮載荷譜周期（飛行小時）、設計疲勞分散系數(shù)、周期數(shù)等因素。
，提高結(jié)構(gòu)疲勞強度的準則
結(jié)構(gòu)的安全壽命與結(jié)構(gòu)的設計有很大關系，即與選材、應力水平、結(jié)構(gòu)布置、細節(jié)
設計、加工工藝等均有關。為此提出一些可提高結(jié)構(gòu)疲勞強度的設計準則。
（"）合理選材：要合理地、有區(qū)別地選擇結(jié)構(gòu)各部分的材料，既要滿足靜強度要
求，又應具有良好的抗疲勞性能。如某些高強度合金鋼雖然強度高，但疲勞性能卻不
好，缺口敏感程度高，對疲勞強度不利。又如高強度鋁鋅合金 %比鋁銅合金 &"’
靜強度高約 ’()左右，但 %的疲勞性能卻較差，對毛刺、細小裂紋很敏感，故對受
疲勞載荷大的區(qū)域如機翼下壁板、機身氣密艙蒙皮不用 %而用 &"’。
（’）控制應力水平：實踐證明，在較低的應力作用下，結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生疲勞裂紋，為此應將應力水平控制在一定的范圍內(nèi)。如旅客機氣密座艙的環(huán)向應力水平應控制在（* +"(）, "(-./的范圍比較合適。
（0）減少應力集中，降低局部應力：高局部應力是引起疲勞破壞的重要因素，為此應強調(diào)精心設計結(jié)構(gòu)，減少應力集中，降低局部應力，這樣可顯著地提高疲勞壽命，甚至可上百倍的提高。具體作法有以下幾點。
避免構(gòu)件形狀和截面的急劇變化，應盡可能逐漸過渡，或用較大的圓弧光滑連
接。
"結(jié)構(gòu)盡量少開口，開小口，在受拉表面最好不開口。必須開口時，開口形狀盡
量選用應力集中系數(shù)小的形狀，如機身氣密艙的窗口選豎橢圓形為好。另外，開口盡
可能安排在低應力區(qū)。
在產(chǎn)生應力集中的地方（如鉚釘孔、螺栓孔、焊縫等）采用局部補強（如加厚）以減小局部應力。如圖 " 12 10中所示的連拉，改進設計局部補強（厚度由 ’3 (44加大到 03 244）后，壽命增加了 "3 0倍。工藝操作時應注意填塞工藝孔，以免形成孔內(nèi)空隙，成為疲勞源。

圖 " 12 105某飛機主翼結(jié)構(gòu)連接處更改
主要構(gòu)件上應力集中的地方不要再連接次要零件，以免擴大局部應力。此外，施工時避免產(chǎn)生劃傷、毛刺、內(nèi)部微裂紋和各種缺陷。（%）重要接頭的細節(jié)設計；飛機結(jié)構(gòu)中連接件所占比重很大，而疲勞破壞又經(jīng)常
•"0"•

 
發(fā)生在連接部位，所以連接件的抗疲勞設計是結(jié)構(gòu)疲勞設計的重要環(huán)節(jié)。目前在這方面已積累了豐富的經(jīng)驗，在此列舉幾點。
實踐證明，受拉螺栓是經(jīng)常發(fā)生疲勞破壞的部位。因此，連接螺栓最好采用受剪形式，不要受拉。對受載大韻螺栓，可用拉、剪分工的設計方案，即在較細的螺栓上套一個較強的套筒，由套筒受剪而螺栓只受鎖緊力。
"接頭布置盡量避免偏心。對應的疲勞壽命見表  " "。從表中可知，雙剪接頭比單剪好，斜面接頭比梯形好，其中魚尾形接頭最好。此外，接頭的各個連接螺栓上的載荷分配是不均勻的，兩端最大，最易形成疲勞源，發(fā)生疲勞破壞，設計時要足夠重視。
表  " "%幾種連接形式的疲勞壽命比較
連接形式 疲勞壽命
載荷 & ’(( ) * ((+ 載荷 & ’(( ) *, ’((+
梯形單剪（-）  * (((
梯形雙剪（.）  / *& (((
斜面單剪（0）  ( (((  ’’ (((
魚尾形雙剪（1）  2 3 ((( (((  2 *, ((( 

接頭處的螺栓受剪連接時，若事先加一定的擰緊力，可保證在外載作用下連接件之間不發(fā)生相對滑動，避免壓緊表面擦傷加速疲勞破壞。 若連接件是鉚釘，可采用干涉配合，也可降低循環(huán)載荷的 45-6，提高接頭的疲勞強度。 %鉚釘連接盡量采用對接，避免搭接，以免引起偏心力矩。若再采用薄剛性墊片（如 & 7 (8’ 55的鈦合金墊片），可提高疲勞強度  9/倍。鉚釘排列應避免單排和交錯拌列，盡可能采用雙排或三排整齊排列形式。
（’）對結(jié)構(gòu)進行剛度控制：在某些載荷條件下（如空氣動力波動載荷），增大結(jié)構(gòu)剛度對疲勞強度有利。但有時在適當條件下，減小剛度能減小外載，從而可以提高疲勞特性。
（3）改善和控制零件的表面質(zhì)量，提高零件表面抗疲勞特性：疲勞裂紋常常從表面產(chǎn)生，因而提高零件表面質(zhì)量、光潔度和消除容易使表面產(chǎn)生疲勞裂紋的因素將大大提高其疲勞性能。如采用零件表面強化工藝：噴丸、碾壓、滾壓、表面硬化（如滲碳、滲氮、氰化和表面高頻淬火等）。此外，構(gòu)件之間緊貼的表面間避免相互滑移以免擦傷也可提高表面疲勞性能。
　
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