吴剑飞 张鹏飞 栾 涛

(上海飞机设计研究院，201210 上海)

0 引言

焊接结构具有连接性良好、重量轻、易于加工等特点，在民用飞机系统设备上被广泛应用。但焊接结构的结构不连续性易导致应力集中，从而使焊接结构成为系统结构可靠性的薄弱环节之一。

如下图1为某型民机燃油管路T型接头焊接示意图及高周疲劳应力分布图。

图1 某型民机燃油管路T型接头焊接示意图及高周疲劳应力分布图

1 焊接的疲劳破坏模式

焊接结构组成主要包含焊缝、焊趾、母材、热影响区(HAZ)等，具体示意图如图2所示。

图2 焊接结构组成示意图

焊缝为焊件焊接后所形成的结合部分，焊趾为焊缝表面与母材的交界处，焊根为焊缝背面与母材交界处。通常焊接接头的疲劳源不是发生在母材上，当焊缝尺寸足够时，也不发生在熔敷金属上，而是经常发生在焊趾上或者焊根上，有两种破坏模式：模式A，破坏起始于焊趾，焊缝附近HAZ区域沿板厚度方向；模式B，破坏起始于焊根，裂纹穿过焊缝金属。图3给出了两种疲劳破坏模式的路径。

图3 两种疲劳破坏模式的路径示意图

模式B的破坏可通过合理的焊缝尺寸设计和使用适当的焊接工艺予以避免，下面给出了某型民用飞机T型接头熔焊焊缝尺寸要求，如图4和表1所示。

图4 某型民用飞机T型接头焊缝示意图

表1 某型民用飞机T型接头焊缝尺寸要求

本文的分析方法主要针对破坏模式A，即只针对满足焊接设计要求的焊缝。

2 载荷工况

民用飞机系统需考虑高周疲劳载荷，系统结构在高周疲劳载荷的作用下需满足疲劳寿命要求，以满足飞机的设计服役目标。……