（1）疲勞破壞斷口有某些特征。
（2）疲勞破壞發生在局部區域，故改變局部設計就可延長壽命。即使在發現裂紋后，也可通過更換損傷部分構件、制止裂紋擴展而繼續使用。
一、疲勞斷裂的形成和發展
疲勞的研究已有 .,,多年的歷史。對疲勞破壞的機理，人們已提出不少的解釋和模型，但還不能說已有肯定的答案。較有說服力的一種學說認為，疲勞斷裂過程可分成裂紋成核階段、裂紋微觀擴展階段、裂紋宏觀擴展階段和最終破壞階段等 1個階段。
.裂紋成核（裂紋萌生）
裂紋成核是指疲勞裂紋的起始。一般裂紋起始于構件表面或有夾雜、機械缺口
•./3•
等應力集中部位。這一階段的裂紋是傾斜的，量級為 " %" & ’’。 ()裂紋微觀擴展裂紋形成后，在疲勞載荷作用下，裂紋周期性地張開、閉合、形成裂紋的微觀擴
展。在電子顯微鏡下可觀察到每個循環形成的疲勞條紋。這一階段的裂紋為不可見（不可檢測）裂紋；擴展方向是由與應力軸成 *+，逐漸向與應力軸垂直的方向過渡；擴展速率極慢，每循環為 " * ’’量級。
,)裂紋宏觀擴展裂紋宏觀擴展階段是從可見裂紋開始的裂紋擴展階段，其擴展速率加快，每循環以 ’計；裂紋擴展方向與應力軸垂直，疲勞條紋比較明顯。
裂紋微觀擴展與裂紋宏觀擴展統稱為裂紋穩定擴展階段。有人取 ")"* ’’作為微觀與宏觀的分界線。通常認為從宏觀裂紋擴展階段開始（即可見裂紋開始），屬于斷裂力學研究范圍。而對裂紋生成及微觀裂紋擴展這兩個階段，斷裂力學目前還無能為力。
)最后斷裂當裂紋擴展到足夠大的尺寸（-./）時，出現了裂紋的快速擴展，又稱不穩定擴展，導致構件突然發生斷裂。
以上是軟金屬光滑試件的典型疲勞斷裂過程。對于高強度材料，因屈服強度高，缺口敏感性強以及內部夾雜多，往往直接在宏觀的應力集中部位裂紋成核，隨即開始宏觀裂紋穩定擴展階段，而沒有傾斜的裂紋微觀擴展階段。
*)疲勞破壞斷口裂紋的各個擴展階段在疲勞破壞斷口上都留下了明顯的痕跡和特征，它大致可分為 ,個區域：（）疲勞源：即裂紋起始點。由于構件表面易滑移，因此疲勞源一般發生在構件表面。
（(）逐漸破壞區：該區是裂紋穩定擴展所造成的斷裂表面，其特征是表面光滑，有明顯的疲勞弧線由載荷譜變化留下的塑性變形痕跡（但對高強度鋼，這種條紋不很清楚）。
（,）最后破斷區：由于裂紋不斷擴展，構件的剖面愈來愈弱，剩余強度愈來愈小，最后終于發生突然斷裂，此時斷裂表面呈粗粒狀。
二、安全壽命設計（疲勞設計）
安全壽命設計概念要求結構在規定的使用壽命期間不出現疲勞裂紋，因此嚴格說來，安全壽命是指明圖 0 中裂紋起始前的潛伏期。安全壽命設計的任務是，用數理統計法，通過設計、試驗和分析來確定新飛機的 •(1•
安全壽命，保證在安全壽命期內發生疲勞破壞的概率最小。這里所說的安全壽命是指保證有較高存活率的壽命，即要考慮適當的疲勞分散系數。
飛機疲勞設計大致可分為 個主要階段：初步設計階段；設計定型階段；投入使用階段。表 " "給出了這 個階段的主要內容。表中帶括號的內容表示用于破損安全設計內容，帶“+”的表示含破損安全設計內容。
表 " "%飛機疲勞設計內容
階% %段 工作內容
初步設計階段：方案論證總體布局及細節設計 （確定結構形式及破損安全特性） +確定連接方式 +進行細節設計 +選材料 +確定表面處理方法 +選用生產工藝規程
考慮疲勞強度規范要求
估計疲勞環境（編制載荷譜等）
考慮結構動響應特性
估算疲勞特性 %估算疲勞壽命 %（計算裂紋擴展速率） %（計算破損安全強度）進行零部件疲勞試驗，以便作設計研究 %校核壽命估算，給出暫定壽命
設計定型階段：原型機制造后的試驗飛行及全機試驗 通過全尺寸試驗保證飛機有良好的疲勞特性 +（給出使用壽命）修改結構 +擬定使用中檢修條例
投入使用階段 +使用載荷及壽命耗損監控
下面對安全壽命設計的初步設計階段的有關問題作一簡單介紹。 "&疲勞載荷的表示和分類 •"’•
飛機上的疲勞載荷主要有：突風（陣風）載荷、機動飛行載荷（從機動飛行到恢復
平飛的反復變化）、地 空 地載荷（起飛 著陸）、著陸撞擊載荷、地面滑行載荷（跑
道不平引起）、增壓載荷、抖振載荷、聲疲勞載荷以及操縱面運動載荷等。各種疲勞載
荷對結構的影響是不同的。
疲勞載荷的表示方法一般用 "個參數表示： %&，’(；，%及 )。%&為循環載
荷的代數最大值，稱為最大載荷； ’(為循環載荷的代數最小值，稱為最小載荷； 為
平均載荷，等于最大載荷與最小載荷的平均值，即 *（%& + ’(）,-； 為兩個峰值
.
之間的差值，稱為載荷范圍， . * %& ’(；%為載荷幅值，等于載荷范圍之半，即 %
* ,-；只為載荷比（) * ’( , %&）是表示循環載荷的一個特征量。當 )* /時，稱
.
為對稱循環；當 ) *0時，稱為脈動循環；當 )為任意值時，稱為非對稱循環。
-1疲勞載荷譜
在飛行中實測到的各種載荷大小和次數的記錄，稱為載荷一時間歷程。根據大
中國航空網 www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：飛機檢測與維修實用手冊 1(44)
