加强板形状对紧固件连接区疲劳寿命的影响

邹玉亮+徐丽娜+尤天泽

摘 要 本文基于应力严重系数的概念，对紧固件连接区的补强问题进行了探讨，并通过实际问题的计算进行验证。结果表明，在对紧固件连接区使用加强板进行补强时，端头变厚度加强板的疲劳寿命明显优于普通加强板。

关键词 应力严重系数；疲劳寿命；加强板

中图分类号 V2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0038-01

飞机结构是由无数个零部件，通过铆钉、螺栓等紧固件连接而成的，所以对于紧固件连接区的疲劳寿命估算是飞机强度设计必不可少的一环。而工程生产或外场使用中经常会遇到紧固件连接区出现磕碰、缺肉以及裂纹等情况。因此，为保证交付或使用，需对紧固件连接区进行补强。补强时，除必须考虑其静强度问题外，还需考虑其疲劳强度。一般补强的方式大多采用外接加强件。

本文基于应力严重系数的概念，对外接加强板进行补强时，所采用的加强板的形状进行了探讨，并通过实际工程问题进行了验证。

1 应力严重系数法介绍

连接区所受载荷可分为两部分：一部分为紧固件传递的载荷PS，另一部分为旁路通过的载荷PP。旁路载荷PP引起的最大局部应力。式中Ktg为旁路毛面积应力集中系数，t为板厚，W为板宽；紧固件传递载荷PS引起的局部应力。式中Ktb为挤压应力引起的应力集中系数，d为孔直径，θ为挤压应力分布系数。孔的最大应力为σ1、σ2之和，总应力集中系数，式中σref为孔附近毛面积的名义应力，Ktg、Ktb及θ可由相关资料查得[1-2]。

上式中，α为孔表面状态系数；β为紧固件和连接板配合的填充系数。α和β一般由试验确定，若无合适数据时，也可查相关手册[1]获得。

经过细节应力分析，以及对各孔的旁路载荷和传递载荷的计算，就可以求得元件上孔的应力严重系数，再结合S—N曲线和等寿命图，便可进行疲劳寿命的估算。同时，关于各孔的旁路载荷以及传递载荷的计算，一般通过矩阵力法或直接刚度法进行计算[3]，本文不另作

介绍。

应力严重系数表征孔边最大局部应力的大小，是一个无量纲系数，反应了结构疲劳品质的优劣。仅受结构配置参数的影响，因此，可以把应力严重系数看作应力集中系数来进行疲劳分析和寿命估算。在相同的名义应力水平下，SSF越大的地方，越危险，即疲劳寿命越短。

2 实际工程问题

3 结论

对于紧固件连接区的补强问题，采用端头变厚度加强板进行补强时，其疲劳寿命明显优于普通加强板。

参考文献

[1]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册：第9册[M].北京：航空工业出版社，2001.

[2]熊峻江.飛行器结构疲劳与寿命设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[3]王焕定，祁皑.结构力学[M].北京：清华大学出版社，2006.