文档介绍：中图分类号：； 论文编号：1028701 18-SZ073
学科分类号：085232
硕士学位论文
多轴载荷下航空结构疲劳寿命分析
研究生姓名 马笑笑
专业类别 工程硕士
专业领域 航空工程
指导教师 王英玉 副教授
南京航空航天大学
研究生院 航空宇航学院
二О一七年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering
Fatigue Life Prediction of Aviation Structure
under Multiaxial Loading
A Thesis in
Aeronautical Engineering
by
Ma Xiaoxiao
Advised by
Associate Prof. Wang Yingyu
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
December, 2017
南京航空航天大学硕士学位论文
摘 要
研究表明，疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一，尤其是多轴疲劳失效。根据统计，
飞机在使用时发生的所有强度问题，大约有 80%以上都因疲劳破坏引起。与单轴疲劳加载相比，
多轴疲劳是指主应力的方向和幅值都随时间变化的情况下发生的疲劳。临界面法由于具有相对
清晰的物理意义，因而在多轴疲劳寿命预测中得到了广泛的应用。本文中的多轴疲劳寿命预测
方法都基于临界面法的思想，本文主要完成了以下工作：
对计算多轴非比例载荷下材料平面上剪应力/应变幅值和均值的方法进行了系统的分析，包
括最大投影法（LP），最大弦长法（LC），最小外接圆法（MCC），最小外接椭圆法（MCE），
最大矩形外壳法（MRH）和最大方差法（MVM）。基于 Itoh 提出的载荷加载路径非比例度的概
念，提出了一种新的模型—最大非比例系数法（Maximum NonProportional Factor Method ，
MNFM)，应用六种不同钢材在包含平均应力的多轴加载下的试验数据对该模型进行了验证，结
果表明，对于无平均应力加载的情况，新模型 MNFM 与其他模型预测结果差别不大；在包含
平均应力的加载情况下，新模型有较好的预测效果。
将最大非比例系数法与寿命预测模型相结合对钛合金 BT1-0，BT9，TC4，TC21，ZTC4 以
及金属 S460N、Inconel 718 等进行疲劳寿命预测。其中，对于无平均应力作用的钛合金材料进
行疲劳寿命分析的三种模型分别为：Fatemi-Socie(FS)法，CHEN