發布日期：2022-05-30 點擊率：125
飛機發動機疲勞被稱為機械構件的致命殺手，據統計，機械零部件的破壞很大比例是由疲勞引起的（根據不同的數據來源及統計方法，常見的比例在40%~90%）。
發生在1842年的凡爾賽鐵路事故、一個大型噴氣客機“彗星”號的空中解體、美國F-15戰斗機的空中解體、震驚德國高鐵事故等知名災難均源于金屬的疲勞。
疲勞也是航空發動機部件失效的主要原因之一，根據1996年Cowles B等人對普惠公司軍用發動機典型零部件失效模式的統計，在所有失效模式中，和疲勞相關的失效占到49%。
民機和軍機的失效模式比例或有不同，不同階段比例也有變化，但足以說明疲勞在航空發動機零部件失效中所占比重。
這里就給大家簡單介紹下疲勞的基本概念、航空發動機中兩類典型的疲勞問題、疲勞壽命預測的常見方法以及提高疲勞強度的常用方法。
疲勞是指材料、零件和構件在循環載荷作用下，在某個點或某些點逐漸產生局部的性能變化，在一定循環次數后形成裂紋，并在載荷作用下繼續擴展直到完全斷裂的現象。簡單的例子就是拉不斷的鐵絲不斷彎折就斷了。
疲勞破壞特點
突然性：斷裂時并無明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，而是突然地破壞；
低應力：疲勞破壞在循環應力的值，遠低于材料的抗拉強度或屈服強度的情況下就可以發生；
重復載荷：疲勞破壞是多次重復載荷作用下產生的破壞，它是較長期的交變應力作用的結果，疲勞破壞往往要經歷一定時間，與靜載下的一次破壞不同；
缺陷敏感：疲勞對缺陷（例如缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感，由于疲勞破壞是從局部開始的，所以它對缺陷具有高度的選擇性；
疲勞斷口：疲勞破壞能清楚地顯示出裂紋的發生、擴展和斷裂三個組成部份。
影響疲勞強度的主要因素
影響疲勞強度的因素比較多，以下幾類因素在航空發動機設計、制造中需要重點予以考慮。
應力集中：疲勞源總是出現在應力集中的地方，必須注意構件的細節設計以避免嚴重的應力集中，比如加大剖面突變處的圓角半徑；
表面狀態：疲勞裂紋常常從表面開始，所以表面狀態對疲勞強度會有顯著的影響，表面加工越粗糙，疲勞強度降低、越嚴重；
溫度：一般隨著溫度的升高，疲勞強度會降低。
疲勞的分類
疲勞有不同的分類方法，以下幾類分類方法在航空發動機中經常遇到。大家要了解，不同的定義對應不同的分類標準，比如高周疲勞和低周疲勞只是從失效周次進行了劃分，與應力狀態、載荷工況沒有關系；再比如熱疲勞，主要描述了構件的載荷情況，與高周、低周沒有關系。
按失效周次：高周疲勞和低周疲勞
按應力狀態：單軸疲勞和多軸疲勞
按載荷工況和工作環境：常規疲勞、高低溫疲勞、熱疲勞、熱機械疲勞、腐蝕疲勞、接觸疲勞、微動磨損疲勞和沖擊疲勞。
航空發動機抗疲勞常用方法
我們了解疲勞相關的內容，終目的是要預防或者減少航空發動機發生疲勞失效的情況，進行航空發動機的長壽命設計。如下這些措施常用于提高結構的疲勞強度：
結構優化設計
結構設計中盡量避免產生應力集中，對過渡圓角、螺栓孔等容易產生應力集中的部位進行優化，疲勞往往出現在這些應力集中部位。
嚴格控制溫度
疲勞強度一般隨著溫度的升高急劇下降，不能為了性能達標而一味地提高溫度。
采用強化措施
采用各種表面強化處理、孔擠壓強化等。
提高零件加工質量
裂紋往往出現在材料缺陷或者加工缺陷位置，必須加強零部件加工制造工藝，嚴格控制關鍵位置的加工精度和加工質量，減少疲勞源，防止超差等質量問題引起的疲勞失效。
疲勞作為航空發動機破壞的主要因素之一，其預測、預防是航空發動機設計中重要環節，希望上述簡要介紹有助于大家了解航空發動機中疲勞相關概念，了解航空發動機疲勞失效模式及其預測、預防。
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