Trong quá trình hoạt động, kết cấu hoặc vật liệu thường phải chịu các tải trọng dao động lặp đi lặp lại trong một khoảng thời gian dài làm chúng bị phá hủy ngay cả khi chỉ phải chịu một ứng suất nhỏ hơn ứng suất cho phép. Hiện tượng vừa nêu trên được gọi là hiện tượng mỏi. Đây là một trong những đối tượng được quan tâm nghiên cứu hàng đầu trong cơ học sức bền vật liệu. Hiện tượng mỏi được định nghĩa là sự suy giảm về độ bền của vật liệu hoặc kết cấu trong quá trình phục vụ mà phá huỷ có thể xảy ra ở mức ứng suất nhỏ hơn ứng suất tối đa. Mỏi là một hiện tượng động. Nó khởi đầu bằng những vết nứt nhỏ trong kết cấu và sau nhiều chu kỳ ứng suất, chúng sẽ mở rộng thành các vết nứt lớn hơn. Những vết nứt này nếu không được phát hiện, sẽ phát triển dẫn đến sự phá huỷ nguy hiểm.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TẢI TRỌNG VÀ ĐỘ BỀN KẾT CẤU VẬT BAY Tải trọng mỏi máy bay Sinh viên thực Giáo viên hướng dẫn VƯƠNG TIẾN DŨNG 20150730 NGHIÊM QUỐC HUY 20151666 NGUYỄN ANH LINH 20152190 ĐINH ĐỨC MẠNH 20152384 TS VŨ ĐÌNH QUÝ HÀ NỘI 06-2019 MỤC LỤC Danh mục hình ảnh Giới thiệu chung tượng mỏi Sự phát triển vết nứt .4 2.1 Hệ số tập trung cường độ ứng suất 2.2 Sự dẻo mũi vết nứt 2.3 Tốc độ phát triển vết nứt Thiết kế chống mỏi máy bay 10 3.1 Yêu cầu chung thiết kế chống mỏi 10 3.2 Thiết kế chống mỏi .11 Dự đoán tuổi thọ mỏi máy bay .12 4.1 Hỏng hóc chu kỳ G-A-G .12 4.2 Hỏng hóc luồng gió mạnh .12 4.3 Nguyên nhân khác 17 4.4 Tổng hỏng hóc 18 Danh mục hình ảnh Hình 1: Đường cong mỏi .3 Hình 2: Các chế độ phát triển vết nứt Hình 3: Trường phân bố ứng suất lân cận mũi vết nứt có chiều dài 2a Hình 4: Vùng dẻo theo tiêu chuẩn Von-mises vùng dẻo chiều xung quanh mũi vết nứt Hình 5: Vùng dẻo biến dạng phẳng Hình 6: Ứng suất tập trung khu vực góc nhọn tiết diện thay đổi đột ngột 11 Hình 1: Đường cong luồng gió vượt mức 14 Giới thiệu chung tượng mỏi Trong trình hoạt động, kết cấu vật liệu thường phải chịu tải trọng dao động lặp lặp lại khoảng thời gian dài làm chúng bị phá hủy phải chịu ứng suất nhỏ ứng suất cho phép Hiện tượng vừa nêu gọi tượng mỏi Đây đối tượng quan tâm nghiên cứu hàng đầu học sức bền vật liệu Hiện tượng mỏi định nghĩa suy giảm độ bền vật liệu kết cấu q trình phục vụ mà phá huỷ xảy mức ứng suất nhỏ ứng suất tối đa Mỏi tượng động Nó khởi đầu vết nứt nhỏ kết cấu sau nhiều chu kỳ ứng suất, chúng mở rộng thành vết nứt lớn Những vết nứt không phát hiện, phát triển dẫn đến phá huỷ nguy hiểm Để biểu diễn phụ thuộc mỏi vào số chu kỳ ứng suất, người ta xây dựng đường cong mỏi mô tả phương trình: Hình 1: Đường cong mỏi Trong đó, số, bậc đường cong mỏi, số chu kỳ thay đổi ứng với ứng suất Đối với thép N, cịn hợp kim nhơm Từ đồ thị ta rút nhận xét sau: - Ứng suất tăng cao tuổi thọ giảm Khi ứng suất vượt qua giá trị số chu kỳ ứng suất giảm mạnh Trị số gọi giới hạn mỏi ngắn hạn vật liệu - Nếu giảm ứng suất đến giới hạn , tuổi thọ tăng lên lớn gọi giới hạn bền mỏi dài hạn vật liệu gọi số chu kỳ sở ứng với Hiện tượng phá hủy mỏi phát từ kỷ 19 giới hạn bền mỏi coi tiêu tính tốn chủ yếu để xác định kích thước chi tiết máy Thực tiễn sử dụng máy cho thấy khoảng 90% tổn thất chi tiết vết nứt mỏi gây Sự phát triển vết nứt Như trình bày trên, vết nứt nguyên nhân gây phá hủy mỏi kết cấu Vì vậy, việc nghiên cứu trường ứng suất xung quanh mũi vết nứt phát triển vết nứt cần thiết Việc phân tích ứng suất lân cận mũi vết nứt sử dụng hệ số tập trung ứng suất đàn hồi (elastic stress concentration factor) không phù hợp mà thay vào đó, ta phải sử dụng học phá huỷ đàn hồi tuyến tính để phân tích trường ứng suất quanh mũi vết nứt xác định tính chất 2.1 Hệ số tập trung cường độ ứng suất Vết nứt mở rộng theo chế độ hình dưới, gồm chế độ Mở (Opening mode), chế độ Trượt (sliding mode) chế độ Xé (tearing mode) Trong chế độ này, chế độ Mở thường gặp quan trọng nên nội dung tập trung vào chế độ Hình 2: Các chế độ phát triển vết nứt Với vết nứt có chiều dài 2a, trường ứng suất vị trí r (r