位，弹性力从最大到零，故向上加速度也由最大到零。在这一段运动中，由于加速度向上，故作用在重心上的惯性力 "向下，因此相对于刚心产生了抬头力矩。此惯性力矩使剖面产生增加迎角的扭转变形，由于迎角增加引起附加气动力 %此 对刚心形成的气动力矩，使翼剖面进一步抬头。到位置 &时，由于不断加速的缘故，其向上速度达到最大。从位置 &再向上移动时，弹性力方向改为向下，加速度方向也向下，向上的速度逐渐减少；至位置 ’时，向上速度为零。在从 &位到 ’位时，惯性力向上，惯性力矩使翼剖面低头，附加的向上气动力则逐渐减少；在 ’位时，翼剖面又无扭转变形，此时速度为零，但向下弹性力最大，向下运动状况见图 & (’ ()（ *）。图 & (’ ()（ +）则将飞行距离结合进来，看起来就更形象化。颤振的临界状态，即机翼的弯曲（或扭转）变形既不振动发散，也不振动衰减，而是保持为常振幅振动，此时飞行速度为颤振临界速度。阻尼力和阻尼力矩恒与运动方向相反，是阻抗振动的。由惯性力矩导致的扭转变形所引起的附加气动力是激振力，它与速度的二次方成正比；而气动阻尼力一般与速度的一次方成正比，故存在着颤振临界速度。
提高机翼（或全动尾翼）弯扭颤振临界速度的有效措施是尽量使重心前移，可加适当的配重。配重宜放前端或翼尖，且必须有很好的连接刚度。将配重放于翼尖处，是由于翼尖处弯曲挠度最大，因此其加速度最大，故配重的效率高。提高扭转刚度能减少不利的扭转变形，也是有好处的。现代飞机上则经常采用人工阻尼器；更为先进的，则采用颤振主动控制技术。
（&）副翼弯曲颤振。此处在分析副翼弯曲颤振时，只考虑副翼绕转轴偏转的自由度，而略去副翼本身的结构变形；机翼只考虑弯曲变形而略去扭转变形。此时对副翼剖面来讲，涉及两个特征点的位置，一为副翼的转轴位置，一为副翼剖面的重心位置。图示情况为重心位于转轴后，因此副翼惯性力 使副翼偏转引起的附加气动力 是激振力。
提高副翼弯曲颤振临界速度的措施是使副翼结构本身的重心尽量前移，并加以适当的配重。
以上只讨论了两种两个自由度的颤振，这虽是简化的情况，但也确是机翼的主要情况。对于全动尾翼、安定面和舵面，还必须考虑机身自由度；机身有两个方向的弯曲变形及一个扭转变形的自由度。
必须指出，对颤振的控制随着自动控制技术的发展有了新的进展。&,世纪 -,年代出现的一种新设计技术—
—随控布局技术，它充分发挥了自动控制的作用和潜力，在设计之初的总体设计中，就按四个要素：空气动力、结构、推进系统、自动控制进行协调和综合设计。其中包括颤振的主动抑制，这也是随控布局飞机设计中难度最大的一个问题，所谓颤振主动抑制是指飞机能主动地检测出飞机的颤振模态，然后通过自控系统使所检测到的颤振得到衰减和稳定。相信以后还会对此技术进行不断地发
•&,&•
展和完善。
第三节 安全寿命设计法
一、疲劳破坏的形成机理与特征
"疲劳破坏的一般特征
结构构件在循环或交变载荷作用下，即使载荷的应力水平低于材料的极限强度，经过若干次载荷循环后，也会发生断裂，此即疲劳破坏现象。究其原因可以发现，随着循环载荷的作用，构件局部形成了微裂纹源（裂纹萌生），并逐渐增长直到发生失稳断裂。疲劳破坏与传统的静力破坏有着本质的区别，其典型的一般特征表现为以下几个方面。
（"）疲劳破坏不像静力破坏那样在一次最大载荷作用下发生断裂，而一般要经历一定的甚至是很长的时间。破坏过程实际是裂纹形成、扩展以致最后断裂的过程。
（）构件中的循环或交变应力在远小于材料的静强度极限情况下，破坏仍可能发生。
（%）不管是脆性材料还是塑性材料，疲劳破坏在宏观上均表现为无明显塑性变形的突然断裂，故疲劳断裂表现为低应力脆性断裂，这一特征使疲劳破坏具有更大的危险性（不易觉察）。
（&）静力破坏的抗力，主要取决于材料自身的强度；疲劳破坏则对于材料特性、构件的形状尺寸、表面状态、使用条件及外界环境等都十分敏感。
（’）疲劳破坏常具有局部性，而并不牵涉到整个结构的所有构件，因而改变局部细节设计或工艺措施，即可明显地增加疲劳寿命。如在发现裂纹后，更换损伤构件或制止裂纹扩展，结构还可继续使用。
（(）疲劳破坏是一个损伤的长期积累过程，其断口在宏观上和微观上均有其特征，与静强度破坏断口明显不同（见后续说明）。
疲劳断裂机理
借助于电子显微镜，人们获得了许多关于裂纹形成与扩展的微观过程认识，并对疲劳破坏机理提出了诸多的解释和简化模型。这是一个复杂的材料科学研究领域，涉及错综复杂的微观组织结构、微观缺陷与外加应力场的交互作用。特别是新型结构材料的研制与发展，为疲劳破坏的机理研究提出了更加深入、广泛的课题。下面仅简单介绍其中比较公认又较为直观的一种模型。
（"）裂纹成核阶段（裂纹萌生）。裂纹成核是指疲劳裂纹的起始。通常裂纹起始于构件表面或有夹杂的缺陷处、机械缺口等应力集中部位。 •)%•
第二篇 ,现代飞机结构综合设计
先讨论没有应力集中源的情况：在疲劳载荷作用下，在材料的表面上，金属晶粒
沿最有利于滑移方向反复滑移，从而产生微观裂纹。材料的表面处于平面应力状态，
与主应力成 "角的方位上存在着最大剪应力。当构件被加载时，由于最大剪应力作
用，在材料局部比较薄弱的地方产生了滑移，形成了新的自由表面。载荷反向后，应
该沿反方向滑移，但由于前一次滑移的塑性变形产生了应变硬化，而且新产生的自由
表面也被氧化，因此反方向的滑移不可能沿着原平面进行，而改在平行该面的另一个
方向滑移，这样就造成了材料表面的挤出和凹入，同时在挤出凹入处又产生应力集
中。在疲劳载荷作用下，多次的凹人、挤出就形成了滑移带，滑移带的逐渐加宽就使
凹人地区变成了微裂纹，造成更大的应力集中点，裂纹就这样萌生了。
若材料中存在各种缺陷— ——如气孔、夹杂、加工刀痕等，因它们本来就是应力集
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