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作者：李慧，蘇鐵熊，龔玉霞，徐燕茹
摘要 零部件模擬理論，用於設計實際零部件等效模擬件的方法理論，用模擬件代替實際零部件進行疲勞實驗以獲取實際零部件的相關疲勞數據。目前模擬件理論尚在不斷的探索之中，國內模擬件理論還不成熟，國外模擬件理論還處於保密階段。
關鍵詞 模擬件；局部應力；模擬理論
中圖分類號TH13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0222-01
0 引言
在工程中，零部件投入使用前需要知道其大概的疲勞壽命以便更好的指導以後的生產應用。因此，需要對零部件進行疲勞實驗，以獲取其疲勞壽命相關數據。然而，實際中很多零部件結構複雜、造價昂貴，用實際零部件進行疲勞實驗，不可避免地帶來費用的上升及周期的延長，從而造成會造成人力、財力上的不必要浪費。所以，建立一種簡單、實用的模擬試驗，用設計相似的等效模擬件代替真是零部件進行疲勞實驗以獲取其疲勞參數，評估活塞壽命可靠性的補充手段。
1 國內模擬件的研究現狀
國內有關構件模擬理論的資料比較欠缺，模擬件理論及技術還不成熟。
國內空軍第一研究所的趙福星等人初步從事模擬件設計的理論研究。他將疲勞壽命模型作為疲勞模擬件設計的主要依據，研究分析後提出了常用的低循環疲勞壽命模型：Neuber模型，用到名義應力範圍量Manson-coffin模型，用到應變範圍量應變分布影響係數壽命模型，用到應變範圍量，是改進了Manson-coffin的模型，其應用範圍覆蓋從應力疲勞到應變疲勞的全部區域。
趙福星等提出了設計模擬件的4條基本原則：與構件材料及其性能一致、設計溫度與構件試驗溫度相等、最大應力點應交範圍和應交分布影響係數k與構件相等、應力集中部位的幾何形狀與構件相似或相近。
並且，他們提出了五種可以作為相應模擬件設計的典型的模擬件：中心孔板、大R應力集中板、小R應力集中板、拉壓應力槽板、樅樹型榫頭試件。在壽命計算中引入影響函數，提高了構件疲勞壽命估計準確度，模擬了構件危險點的應力應變過程，要求理論應力集中係數、模擬危險點附近的應變範圍分布一致，保證模擬件和構件危險點的應變範圍gv和平均應力相同、模擬件和構件危險點附近在虛擬裂紋經過的路徑上、在小於的範圍內，要有近似的應變範圍分布參數Q、H【1，2】。
洪都航空工業集團605所的葉彬等人在研究應力場強法在飛機結構抗疲勞設計中的應用時，提出細節疲勞試驗件設計的基本原則：危險部位的結構細節保持不變；危險部位盡量處於試驗件的中心；試驗件的載荷按危險孔依應力場強法的基本假設確定。其中前兩個原則與傳統做法相似，最後一條是基於應力場強法的觀點所提出的【3】。
空軍第一研究所的李偉和史海秋在對航空發動機渦輪葉片疲勞蠕變分析研究的基礎上提出了相應的模擬件設計原則：1）葉片被考核區域必須得到真實模擬；2）試驗件截麵設計要有效排除附加彎矩在加載方向的影響；3）考核區域應設計為試驗件的最薄弱截麵，以最大限度地保證試件在預期的部位失效【4】。
沈陽航空發動機研究所的黃致建等工作人員利用變摩擦係數接觸邊界元方法，對等厚盤燕尾形榫聯接表麵的接觸參數進行了計算分析。並依據其計算結果以及對分離出的榫頭/榫槽的受力分析，設計出一種在單向加載疲勞機上進行模擬實際工況的燕尾形榫聯接微動損傷試驗的試驗件【5】。