（1）疲劳破坏断口有某些特征。
（2）疲劳破坏发生在局部区域，故改变局部设计就可延长寿命。即使在发现裂纹后，也可通过更换损伤部分构件、制止裂纹扩展而继续使用。
一、疲劳断裂的形成和发展
疲劳的研究已有 .,,多年的历史。对疲劳破坏的机理，人们已提出不少的解释和模型，但还不能说已有肯定的答案。较有说服力的一种学说认为，疲劳断裂过程可分成裂纹成核阶段、裂纹微观扩展阶段、裂纹宏观扩展阶段和最终破坏阶段等 1个阶段。
.裂纹成核（裂纹萌生）
裂纹成核是指疲劳裂纹的起始。一般裂纹起始于构件表面或有夹杂、机械缺口
•./3•
等应力集中部位。这一阶段的裂纹是倾斜的，量级为 " %" & ’’。 ()裂纹微观扩展裂纹形成后，在疲劳载荷作用下，裂纹周期性地张开、闭合、形成裂纹的微观扩
展。在电子显微镜下可观察到每个循环形成的疲劳条纹。这一阶段的裂纹为不可见（不可检测）裂纹；扩展方向是由与应力轴成 *+，逐渐向与应力轴垂直的方向过渡；扩展速率极慢，每循环为 " * ’’量级。
,)裂纹宏观扩展裂纹宏观扩展阶段是从可见裂纹开始的裂纹扩展阶段，其扩展速率加快，每循环以 ’计；裂纹扩展方向与应力轴垂直，疲劳条纹比较明显。
裂纹微观扩展与裂纹宏观扩展统称为裂纹稳定扩展阶段。有人取 ")"* ’’作为微观与宏观的分界线。通常认为从宏观裂纹扩展阶段开始（即可见裂纹开始），属于断裂力学研究范围。而对裂纹生成及微观裂纹扩展这两个阶段，断裂力学目前还无能为力。
)最后断裂当裂纹扩展到足够大的尺寸（-./）时，出现了裂纹的快速扩展，又称不稳定扩展，导致构件突然发生断裂。
以上是软金属光滑试件的典型疲劳断裂过程。对于高强度材料，因屈服强度高，缺口敏感性强以及内部夹杂多，往往直接在宏观的应力集中部位裂纹成核，随即开始宏观裂纹稳定扩展阶段，而没有倾斜的裂纹微观扩展阶段。
*)疲劳破坏断口裂纹的各个扩展阶段在疲劳破坏断口上都留下了明显的痕迹和特征，它大致可分为 ,个区域：（）疲劳源：即裂纹起始点。由于构件表面易滑移，因此疲劳源一般发生在构件表面。
（(）逐渐破坏区：该区是裂纹稳定扩展所造成的断裂表面，其特征是表面光滑，有明显的疲劳弧线由载荷谱变化留下的塑性变形痕迹（但对高强度钢，这种条纹不很清楚）。
（,）最后破断区：由于裂纹不断扩展，构件的剖面愈来愈弱，剩余强度愈来愈小，最后终于发生突然断裂，此时断裂表面呈粗粒状。
二、安全寿命设计（疲劳设计）
安全寿命设计概念要求结构在规定的使用寿命期间不出现疲劳裂纹，因此严格说来，安全寿命是指明图 0 中裂纹起始前的潜伏期。安全寿命设计的任务是，用数理统计法，通过设计、试验和分析来确定新飞机的 •(1•
安全寿命，保证在安全寿命期内发生疲劳破坏的概率最小。这里所说的安全寿命是指保证有较高存活率的寿命，即要考虑适当的疲劳分散系数。
飞机疲劳设计大致可分为 个主要阶段：初步设计阶段；设计定型阶段；投入使用阶段。表 " "给出了这 个阶段的主要内容。表中带括号的内容表示用于破损安全设计内容，带“+”的表示含破损安全设计内容。
表 " "%飞机疲劳设计内容
阶% %段 工作内容
初步设计阶段：方案论证总体布局及细节设计 （确定结构形式及破损安全特性） +确定连接方式 +进行细节设计 +选材料 +确定表面处理方法 +选用生产工艺规程
考虑疲劳强度规范要求
估计疲劳环境（编制载荷谱等）
考虑结构动响应特性
估算疲劳特性 %估算疲劳寿命 %（计算裂纹扩展速率） %（计算破损安全强度）进行零部件疲劳试验，以便作设计研究 %校核寿命估算，给出暂定寿命
设计定型阶段：原型机制造后的试验飞行及全机试验 通过全尺寸试验保证飞机有良好的疲劳特性 +（给出使用寿命）修改结构 +拟定使用中检修条例
投入使用阶段 +使用载荷及寿命耗损监控
下面对安全寿命设计的初步设计阶段的有关问题作一简单介绍。 "&疲劳载荷的表示和分类 •"’•
飞机上的疲劳载荷主要有：突风（阵风）载荷、机动飞行载荷（从机动飞行到恢复
平飞的反复变化）、地 空 地载荷（起飞 着陆）、着陆撞击载荷、地面滑行载荷（跑
道不平引起）、增压载荷、抖振载荷、声疲劳载荷以及操纵面运动载荷等。各种疲劳载
荷对结构的影响是不同的。
疲劳载荷的表示方法一般用 "个参数表示： %&，’(；，%及 )。%&为循环载
荷的代数最大值，称为最大载荷； ’(为循环载荷的代数最小值，称为最小载荷； 为
平均载荷，等于最大载荷与最小载荷的平均值，即 *（%& + ’(）,-； 为两个峰值
.
之间的差值，称为载荷范围， . * %& ’(；%为载荷幅值，等于载荷范围之半，即 %
* ,-；只为载荷比（) * ’( , %&）是表示循环载荷的一个特征量。当 )* /时，称
.
为对称循环；当 ) *0时，称为脉动循环；当 )为任意值时，称为非对称循环。
-1疲劳载荷谱
在飞行中实测到的各种载荷大小和次数的记录，称为载荷一时间历程。根据大
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