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Bjorn 的角落：飞机结构第 5 部分。安全生命或故障安全。
2026 年 6 月 12 日，©。 Leeham News：我们制作了一系列关于飞机结构以及它们如何塑造当今客机载我们环游世界的方式的系列文章。我们研究了最后一个角落的材料疲劳，这...阅读更多博文比约恩的角落：飞机结构第 5 部分。安全生命或故障安全。首先出现在 Leeham 新闻与分析上。
来源:Leeham News and Analysis作者：比约恩·费姆
2026 年 6 月 12 日，©。 Leeham News：我们制作了一系列关于飞机结构以及它们如何塑造当今客机在世界各地运送我们的方式的系列文章。
我们研究了最后一个弯角的材料疲劳，这自早期以来一直是飞机结构的一个主要问题。自从第二次世界大战后引入加压舱以来，这个问题变得更加严重，因为机身结构在每次飞行时都会承受压力。
疲劳问题在多个方面影响了机身结构设计。它决定了飞机不同部件的材料选择以及设计理念。
图 1. 波音 777 的铝合金选择。来源：波音。
材料选择
Comet 是以安全生活为设计原则开发的。这假设可以估计和测试结构完整性，以确保在飞机的使用寿命期间不会出现严重的结构故障。
从结构的疲劳寿命可以通过静态高负载测试来验证的想法开始，科学发展到基于断裂力学的理解。金属材料的典型静态强度行为如图 2 所示。
图 2. 金属材料的典型应力-应变曲线。资料来源：维基百科。
金属根据永氏模量具有弹性，直到达到屈服强度。然后它发生塑性变形直至达到极限强度，之后进入断裂阶段。
2024-T3 铝的静态屈服强度约为 50 ksi (ksi = 1,000 psi)，最常见的 7000 系列 7075-T6 的静态屈服强度为 75 ksi。一旦结构承受循环载荷，大多数时候叠加在更静态的载荷上（例如机身，我们有来自机翼升力的支撑机身功能的载荷，叠加压力舱载荷），强度图会发生变化。
图 3. 2024-T3 铝的 S-N 图。资料来源：美国宇航局。