作者|孫一凡 仿真秀優(yōu)秀講師

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導(dǎo)讀：曾幾何時，美國空軍一架F15戰(zhàn)斗機在模擬空戰(zhàn)時突然斷裂分成兩節(jié)，飛行員緊急彈射跳傘。如此驚魂事故發(fā)生后，美軍大面積停飛F15戰(zhàn)斗機，事故調(diào)查結(jié)果顯示，該事故起因是戰(zhàn)機上的一根金屬縱梁發(fā)生疲勞損傷，進而發(fā)生脆性斷裂造成的。

吃瓜群眾不禁要問，難道是美國戰(zhàn)機去其他國家騷擾太頻繁，太累自殺了？

調(diào)侃歸調(diào)侃，相信機械相關(guān)專業(yè)的小伙伴們對金屬部件的疲勞損傷都不陌生，簡單來說，就是反復(fù)變化的載荷在遠小于金屬斷裂損傷載荷的情況下，也會使金屬機械性能逐漸變?nèi)醪⒆罱K發(fā)生損傷斷裂。

標準定義是這樣的：金屬疲勞是指材料、零構(gòu)件在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。

一、機械事故與金屬疲勞

實際上機械事故的發(fā)生，大多數(shù)都和金屬疲勞有關(guān)，設(shè)計精密嚴謹?shù)娘w機也不例外。1967年美軍剛剛出廠服役的F111戰(zhàn)機40天內(nèi)連續(xù)三架失事，最后一架居然在低空飛行時左翼直接掉落，調(diào)查發(fā)現(xiàn)事故原因是制造過程中的疲勞初始裂紋造成的。

02年臺灣飛香港的“華航”CI611航班波音747客機墜毀海面造成機上225人死亡，事故調(diào)查原因也指向艙體金屬部件的疲勞開裂。

二、疲勞計算現(xiàn)狀

航空領(lǐng)域的事故由于影響重大而備受關(guān)注，機車、汽車及機械設(shè)備領(lǐng)域因為部件疲勞損傷造成的意外事故更是數(shù)不勝數(shù)。作為全球技術(shù)頂尖的飛機設(shè)計制造公司，能不重視部件疲勞損傷問題嗎？

當然不會，事實上不但重視，而且是非常重視。但是疲勞損傷是相當詭異的一件事，金屬部件做一百次疲勞試驗，能出來99個結(jié)果，更別說結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的復(fù)合材料，載荷工況復(fù)雜的航空部件了。因為疲勞損傷呈現(xiàn)的復(fù)雜性，所以現(xiàn)在的疲勞理論更多是基于試驗、測試及經(jīng)驗積累發(fā)展而來。

隨著疲勞強度理論的發(fā)展，一般機械部件的疲勞損傷計算誤差基本能控制在合理范圍內(nèi)，航天航空部件因為對重量的極度苛刻和空氣動力載荷的復(fù)雜影響，依然處于試驗為主計算輔助的階段。

部件疲勞計算，國內(nèi)小公司一般是不涉及的（當然，強度計算也做的不多），大中型公司產(chǎn)品的設(shè)計制造過程，都是要提前對產(chǎn)品進行強度和疲勞計算，達到滿足質(zhì)量要求和節(jié)約經(jīng)濟成本的目的。產(chǎn)品涉及歐美的企業(yè)公司，都很重視設(shè)計仿真計算，畢竟歐美產(chǎn)品規(guī)范明明白白的寫在那呢，不符合規(guī)范的產(chǎn)品一旦出事廠家會被罰的傾家蕩產(chǎn)，產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范一定程度上也起到了企業(yè)護身符的作用。

像我熟悉的風電行業(yè)，能向歐美大量出口風機整機企業(yè)目前還真沒有，更多的是向南美洲、非洲、中東等地區(qū)出口整機產(chǎn)品。既然是出口，當然要符合國際通行的歐美風電機組設(shè)計標準，該做的計算一個也不能少。風電整機行業(yè)，目前疲勞計算基本使用nCode軟件做計算，使用Fesafe的也有但是少一些，其他疲勞計算軟件很少有使用的，倒不是說其他軟件計算不準或者不好用，主要是為了和大家保持一致，這樣交流技術(shù)問題就能達到軟件操作設(shè)置的級別，一句話就能明白對方的意思。

原文標題：美空軍F15戰(zhàn)斗機飛行中突然斷頭，nCode金屬疲勞分析難學嗎？

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