Automation of airframe with geometrical stress concentrators fatigue life calculation

Аuthors

Polonik E. N.^*, Surenskiy E. A.^**, Fedotov A. A.^***

PJSC Yakovlev , 68, Leningradskiy prospect, Moscow, 125315, Russia

*e-mail: Evgeniy.Polonik@irkut.com
**e-mail: Evgeniy.Surenskiy@irkut.com
***e-mail: Aleksandr.Fedotov02@irkut.com

Abstract

Description of SNCalculator software for fatigue life calculation for aviation structures with geometric stress concentrators is given in this paper.

SNCalculator is integrated in engineering analysis program Femap. This feature helps to increase automation of fatigue life calculation. Material constants, stress history mask, parameters of calculation theories and mechanical stress level are initial calculation data. Stress data are automatically loaded from Femap model for which static analysis was accomplished. Libraries allow re-use of materials and stress history mask. SNCalculator has post-processing features such as: save results, export results to Excel spreadsheet, export results to Femap FEM, stress cyclogram viewer.

Fatigue life calculations algorithm is based on three most widely spread in aviation branch methods: “quality” of construction (developed by Loim V.B.), similarity theory (developed by Kogaev V.P.) and fatigue rating theory (developed by Strigius V.E.). The first two methods are using conception of effective stress concentration coefficient. First method use “quality” as a parameter, which is identified by experimental data and exploitation of analogous structures data. Effective stress concentration coefficient in second method is calculated by Kogaev’s theory of similarity. Third method uses fatigue rating which defined as maximal normal stress of zero-to-tension cycle for which fatigue life is equal 10⁵ cycles with 50% probability with reliability level equal 0,5.

Main steps of above mentioned methods are described. Scheme of algorithm of fatigue life calculation realized by SNCalculator is given.

Keywords:

fatigue life, stress concentration, airframe, automation

References

1. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Оценка показателей долговечности конструкции авиационного изделия при действии случайных нагрузок // Труды МАИ, 2013, № 70: http://www.mai.ru/science/trudy/eng/published.php?ID=44479

2. Полоник Е.Н., Суренский Е.А., Федотов А.А. Автоматизация расчетов усталостной долговечности элементов авиаконструкций с геометрическими концентраторами напряжений // Труды МАИ, 2016, № 86: http://www.mai.ru/science/trudy/eng/published.php?ID=67799

3. Яшутин А.Г., Суренский Е.А. Автоматизированный комплекс силовых и детальных расчетов прочности самолета // Труды МАИ, 2014, № 74: http://www.mai.ru/science/trudy/eng/published.php?ID=49151

4. Siddabathuni V. G. U., Mekam S., Sastry S. S .S. Parametric studies on the effect of four types of fastener modeling in channel type tension fitting. International Journal of Recent advances in Mechanical Engineering, 2015, vol.4, no. 1, pp.15-27

5. Лоим В.Б. Практика расчетной оценки долговечности авиаконструкций с использованием эффективных коэффициентов концентрации напряжений // Вестник машиностроения. 1998. № 9. С. 31-37.

6. Стебенев В.Н. Методика оценки сопротивления усталости соединений // Труды ЦАГИ, выпуск 2117, 1981. С. 42-54.

7. Стрижиус В.Е. Методы расчета усталостной долговечности элементов авиаконструкций: справочное пособие. — М.: Машиностроение, 2012, — 272 с.

8. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов. ГОСТ 25.101-83. — М.: Изд-во стандартов, 1983. — 25 с.

Download