作者|孫一凡 仿真秀優秀講師

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導讀：曾幾何時，美國空軍一架F15戰斗機在模擬空戰時突然斷裂分成兩節，飛行員緊急彈射跳傘。如此驚魂事故發生后，美軍大面積停飛F15戰斗機，事故調查結果顯示，該事故起因是戰機上的一根金屬縱梁發生疲勞損傷，進而發生脆性斷裂造成的。

吃瓜群眾不禁要問，難道是美國戰機去其他國家騷擾太頻繁，太累自殺了？

調侃歸調侃，相信機械相關專業的小伙伴們對金屬部件的疲勞損傷都不陌生，簡單來說，就是反復變化的載荷在遠小于金屬斷裂損傷載荷的情況下，也會使金屬機械性能逐漸變弱并最終發生損傷斷裂。

標準定義是這樣的：金屬疲勞是指材料、零構件在循環應力或循環應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數后產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。

一、機械事故與金屬疲勞

實際上機械事故的發生，大多數都和金屬疲勞有關，設計精密嚴謹的飛機也不例外。1967年美軍剛剛出廠服役的F111戰機40天內連續三架失事，最后一架居然在低空飛行時左翼直接掉落，調查發現事故原因是制造過程中的疲勞初始裂紋造成的。

02年臺灣飛香港的“華航”CI611航班波音747客機墜毀海面造成機上225人死亡，事故調查原因也指向艙體金屬部件的疲勞開裂。

二、疲勞計算現狀

航空領域的事故由于影響重大而備受關注，機車、汽車及機械設備領域因為部件疲勞損傷造成的意外事故更是數不勝數。作為全球技術頂尖的飛機設計制造公司，能不重視部件疲勞損傷問題嗎？

當然不會，事實上不但重視，而且是非常重視。但是疲勞損傷是相當詭異的一件事，金屬部件做一百次疲勞試驗，能出來99個結果，更別說結構更為復雜的復合材料，載荷工況復雜的航空部件了。因為疲勞損傷呈現的復雜性，所以現在的疲勞理論更多是基于試驗、測試及經驗積累發展而來。

隨著疲勞強度理論的發展，一般機械部件的疲勞損傷計算誤差基本能控制在合理范圍內，航天航空部件因為對重量的極度苛刻和空氣動力載荷的復雜影響，依然處于試驗為主計算輔助的階段。

部件疲勞計算，國內小公司一般是不涉及的（當然，強度計算也做的不多），大中型公司產品的設計制造過程，都是要提前對產品進行強度和疲勞計算，達到滿足質量要求和節約經濟成本的目的。產品涉及歐美的企業公司，都很重視設計仿真計算，畢竟歐美產品規范明明白白的寫在那呢，不符合規范的產品一旦出事廠家會被罰的傾家蕩產，產品設計規范一定程度上也起到了企業護身符的作用。

像我熟悉的風電行業，能向歐美大量出口風機整機企業目前還真沒有，更多的是向南美洲、非洲、中東等地區出口整機產品。既然是出口，當然要符合國際通行的歐美風電機組設計標準，該做的計算一個也不能少。風電整機行業，目前疲勞計算基本使用nCode軟件做計算，使用Fesafe的也有但是少一些，其他疲勞計算軟件很少有使用的，倒不是說其他軟件計算不準或者不好用，主要是為了和大家保持一致，這樣交流技術問題就能達到軟件操作設置的級別，一句話就能明白對方的意思。

原文標題：美空軍F15戰斗機飛行中突然斷頭，nCode金屬疲勞分析難學嗎？

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