A simplified method to assess fatigue life of selected structural components of an aircraft for a variable load spectrum

Ocena trwałości zmęczeniowej elementu konstrukcji pracującego pod wpływem zmiennego widma obciążenia przysparza wielu trudności. Stąd potrzeba poszukiwania uproszczonych metod umożliwiających tą ocenę. Przedstawiona praca obejmuje przekształcenie widma rzeczywistego o zmiennych wartościach cykli w widmo jednorodne o cyklach ważonych. Wykorzystując widmo przekształcone przedstawiono metodę oceny trwałości zmęczeniowej wybranego elementu konstrukcji statku powietrznego z początkowym pęknięciem. Do modelowania przyrostu długości pęknięcia wykorzystano równanie różnicowe z którego po przekształceniu otrzymano równanie różniczkowe cząstkowe typu Fokkera-Plancka. Rozwiązaniem szczególnym tego równania jest funkcja gęstości długości pęknięcia elementu. Wykorzystując następnie funkcję gęstości długości pęknięcia określono trwałość zmęczeniową elementu konstrukcji dla pęknięcia narastającego do wartości dopuszczalnej ld mniejszej od wartości krytycznej lkr. W pracy rozpatruje się przypadek, gdy wykładnik równania Parisa m &ne 2.

The assessment of fatigue life of an aircraft's structural component operating under variable load spectrum causes many and various problems, hence the need for simplified methods that facilitate it. The presented study covers the question of rearranging an actual spectrum with variable values of cycles into a homogeneous spectrum with weighted cycles. A method for the evaluation of fatigue life of some selected aircraft's structural component with an initial crack has been presented using a rearranged spectrum. To model an increment in the crack length a difference equation has been applied which, after rearrangement, resulted in a partial differential equation of the Fokker-Planck type. A density function of the crack length is a particular solution to this equation. Using the density function of a crack length, fatigue life of the structural component has been determined for the crack that keeps growing up to the permissible value ld lower than the critical value lkr. What has been given consideration in this study is the case when the exponent of the Paris equation m ≠ 2