[发明专利]一种飞机螺栓的疲劳寿命设计方法

权利要求书

1.一种飞机螺栓的疲劳寿命设计方法，其特征是，设计方法包括以下步骤：

步骤一、利用有限元软件，确定螺栓在飞机载荷谱中各个波峰、波谷下的拉应力σ：其中，F是螺栓承受的轴向载荷，D是螺栓的直径；

步骤二、利用有限元软件，确定螺栓在飞机载荷谱中各个波峰、波谷下的剪切应力τ：其中，Q是螺栓承受的剪切载荷，D是螺栓的直径；

步骤三、利用强度第四理论，确定螺栓在飞机载荷谱中各个波峰、波谷下的当量拉应力σ_req：其中，σ为螺栓拉应力，τ为螺栓剪切应力；

步骤四、确定螺栓的应力比R:其中，σ_min是步骤三中当量拉应力σ_req在飞机载荷谱中的最小值，σ_max为步骤三中当量拉应力σ_req在飞机载荷谱中的最大值；

步骤五、确定螺栓的细节疲劳额定值DFR：对于车制阳螺纹，DFR＝0.7*DFR₀;对于车制阴螺纹，DFR＝0.6*DFR₀，其中，DFR₀取值依据螺栓直径D及螺栓热处理强度极限σ_b确定；

步骤六、根据常规的疲劳分析方法确定螺栓目标寿命飞行次数N_m、疲劳可靠性系数FRF、飞机载荷谱中地空地损伤比λ；

步骤七、确定当量地空地循环数n_D:其中，N_m是目标寿命飞行次数，FRF是疲劳可靠性系数，λ是地空地损伤比；

步骤八、确定地空地循环许用应力[σ_max]：

[σmax]=0.94*σm0*XGAG*DFR(1-R)*(σm0-0.53*DFR)+0.47*XGAG*(1+R)*DFR]]>

式中，其中，S及σ_m0取值依据螺栓材料确定，n_D是当量地空地循环数，DFR是螺栓的细节疲劳额定值，R是螺栓的应力比；

步骤九、确定螺栓疲劳裕度M.S.:其中，[σ_max]是地空地循环许用应力，σ_max为步骤三中当量拉应力σ_req在飞机载荷谱中的最大值；

步骤十、判断螺栓疲劳裕度M.S.是否大于0，若大于0，则螺栓疲劳满足设计要求，反之，根据《民机结构耐久性与损伤容限设计手册》改变螺栓直径D或螺栓材料或螺栓热处理强度极限σ_b，返回步骤一，重新进行螺栓设计。