飞行器径向连接螺栓振动断裂分析

应用有限元分析结合试验数据,获得随机振动环境下飞行器径向连接螺栓的载荷功率谱密度（PSD）;采用基于弯曲效应的载荷与应力的线性关系,获取螺栓头根部的名义应力功率谱密度;基于Dirlik经验公式,获取应力随机过程的峰值概率密度函数和预期波峰数,联合Miner线性累积损伤模型及经应力集中系数修正的材料S-N曲线,评估径向连接螺栓头根部振动疲劳寿命,获得的结果与试验螺栓头断裂现象符合,并确定螺栓断裂原因为低频共振疲劳。     

飞行器套接螺栓定频振动疲劳失效分析

采用单自由度振动系统构建定频激励作用下的飞行器结构振动模型,利用有限元分析获取飞行器结构的一阶弯曲固有频率,求解稳态位移响应的二阶导数,获得的各级定频激励在结构一阶弯曲固有频率处加速度响应的共振放大趋势与试验现象一致。利用结构加速度响应放大系数结合定频激励频次,编制疲劳载荷谱;运用材料力学基本原理建立套接端面螺栓载荷分配关系,以及螺栓头根部应力简化计算公式;获得螺栓断裂部位交变应力,并利用Miner线性累积损伤模型,获得的螺栓疲劳寿命与螺栓快速失效现象吻合。采用所提方法指导结构开展优化设计,实现了长寿命指标。