● 摘要
随着民用飞机的广泛使用及其技术的飞速发展，安全性和经济性成了民用飞机结构最重要的两大主题。安全性保障了飞机结构的使用安全，经济性促进了飞机的使用和发展。广布疲劳损伤是一种可能广泛发生于飞机结构各个部位的损伤形式，它的存在严重威胁着飞机结构的安全性，同时又限制了飞机结构的使用寿命，明显影响着飞机结构的经济性。为此，广布疲劳损伤的裂纹萌生、裂纹扩展及含广布疲劳损伤结构的剩余强度预测等得到了广泛的研究和讨论，各类规范、标准也将其列入其中。
本文针对民机结构广布疲劳损伤问题，对其发生规律进行了分析和研究。论文主要在多裂纹发生概率预测、多裂纹萌生的影响因素及确定广布疲劳损伤平均行为的方法等方面开展了研究工作，并取得了具有工程应用价值的创新性研究成果如下：
1)改进了预测多裂纹发生概率的Monte-Carlo法。总结对比了现有多裂纹发生概率预测方法的优势和局限，提出了一套预测多裂纹发生概率的改进的Monte-Carlo法。该方法引入应力波动率表征应力的不均匀程度。通过单裂纹萌生试验、多裂纹萌生试验和应力波动率测定试验对该方法进行了验证。结果表明该方法对存在应力不均匀的结构的多裂纹萌生预测精度明显高于传统方法。
2)揭示了多种因素对多裂纹发生的影响规律。分析了结构中承受相似应力水平的细节数、结构细节所承受的应力水平以及各细节处应力的不均匀程度对多裂纹发生概率和寿命的影响规律。讨论了单细节裂纹萌生寿命的不同分布形式假设对计算结果的影响。
3)分别提出了确定WFDave的分析方法和试验方法。本文根据广布疲劳损伤平均行为的定义及其与检查起始点、结构维修点的关系，提出了确定广布疲劳损伤平均行为的工程分析法；以疲劳统计为基础，结合强度升降法，建立了用试验确定广布疲劳损伤平均行为的寿命升降法。分析和试验数据表明，本文提出的工程分析法和寿命升降法所确定的广布疲劳损伤平均行为的结果吻合较好，验证了两种方法的有效性和实用性。
4)改进了传统的升降法。通过数值检验指出传统升降法在疲劳极限分散性较大的情况时不能可靠估计疲劳强度分布参数的标准差，提出了在传统升降法的基础上，采用附加升降法试验控制疲劳强度标准差的取值范围，通过理论分析和数值模拟验证了附加升降法能提高疲劳强度标准差估计值的可靠度。
综合来看，本论文发展了考虑应力不均匀的多裂纹萌生概率预测方法，揭示了广布疲劳损伤的发生规律，建立了确定大型民机典型结构的广布疲劳损伤平均行为的分析方法和试验方法，改进了传统的升降法。论文进行的大量、系统的试验，为广布疲劳损伤问题的进一步研究奠定了基础。