CN102192844A - 飞机疲劳寿命单机监控各节点的判据式和相应的类比计算方法 - Google Patents

Abstract

飞机疲劳寿命单机监控各节点的判据式和相应的类比计算方法本发明属疲劳定寿技术领域。本发明在机群飞机通过全尺寸疲劳试验，已给出平均总使用寿命和各次翻修寿命的基础上，研究给出单机寿命监控飞机的首翻、二次、……n次大修和总使用寿命各节点上的结构疲劳损伤的判据式和相应的类比计算模型。这簇类比计算模型是通过各次翻修寿命、总使用寿命和结构总损伤的计算，给出单机监控飞机各个节点上的结构损伤判据式，以此类比监控飞机在各个阶段上疲劳寿命的使用。这簇模型一目了然地把单机监控飞机的结构损伤计算式与机群飞机各节点的平均损伤计算式有机的联系在一起，便于工程应用，并能同时较准确地把监控飞机结构损伤和各节点的判据值计算出来，提高了单机寿命监控的可靠性。

Description

飞机疲劳寿命单机监控各节点的判据式和相应的类比计算方法

所属技术领域

本发明属疲劳定寿技术领域。

技术背景

在单机寿命监控中，国内外没有一种模型，能把监控节点的判据式与被监控结构损伤计算式联系在一起，这样就造成由于两者的计算公式和参数选取的不同，而引出的矛盾和不可靠的问题。本发明针对上述问题进行研究。

发明内容

本发明研究给出，飞机单机寿命监控的判据式(模型右侧)和被监控飞机损伤计算式(模型左侧)，并经过推导把它们组合在一个模型中，如式(1)、(2)、(3)和(4)。

a)总使用寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{{\mathrm{\σ}}_i^{\′}}^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}---\left(1\right)$

b)首翻寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{{\mathrm{\σ}}_i^{\′}}^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_1^{\′}}{L^{\′}}---\left(2\right)$

c)第二次翻修寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{{\mathrm{\σ}}_i^{\′}}^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_2^{\′}}{L^{\′}}---\left(3\right)$

d)第n次翻修寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{{\mathrm{\σ}}_i^{\′}}^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_n^{\′}}{L^{\′}}---\left(4\right)$

式中，

L′-通过疲劳试验确定的机群飞机平均总使用寿命；

L′₁-通过疲劳试验确定的机群飞机平均首翻寿命；

L′₂-通过疲劳试验确定的机群飞机平均第二次翻修寿命；

L′_n-通过疲劳试验确定的机群飞机平均第n次翻修寿命；

λ′-疲劳试验载荷谱的试验循环周期数；

n′_i和n_i-一个试验谱块和一个监控段的第i级应力频数；

σ′_i和σ_i-一个试验谱块和一个监控段的第i级应力；

R_i-第i级应力比；

m-材料常数。

具体实施方案

飞机疲劳寿命单机监控各节点的判据式(各模型的右侧)和相应的类比计算方法的实施方案：①选定飞机疲劳试验的载荷谱(n′_i和σ′_i等)。②选出通过试验给出的L′、L′₁、′_n和λ′。③通过单机监控获得监控载荷谱(n_i和σ_i或其它飞行参数)。④选定m值。⑤通过模型(1)、(2)、(3)和(4)类比计算，便可求得被监控的单架飞机的总使用寿命和各次翻修寿命。

Claims (1)

1.本发明技术特征，它率先给出单机寿命监控飞机的各次翻修和总使用寿命各节点上的结构疲劳损伤的判据式和相应的类比计算模型，以此类比监控飞机在各个阶段上疲劳寿命的安全或经济使用。

本发明请求保护的范围是：结构疲劳损伤的判据式和相应的类比计算模型(1)、(2)、(3)和(4)：

a)总使用寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{\mathrm{\σ}}_i^{\′m}{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}---\left(1\right)$

b)首翻寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{\mathrm{\σ}}_i^{\′m}{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_1^{\′}}{L^{\′}}---\left(2\right)$

c)第二次翻修寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{\mathrm{\σ}}_i^{\′m}{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_2^{\′}}{L^{\′}}---\left(3\right)$

d)第n次翻修寿命结构损伤类比法模型和判据式

$\underset{j=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{\mathrm{\σ}}_i^m{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]}_j\≤\left[\underset{i=1}{\overset{k^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^{\′}{\mathrm{\σ}}_i^{\′m}{(1-R_i)}^{\frac{m}{2}}\right]{\mathrm{\λ}}^{\′}\frac{L_n^{\′}}{L^{\′}}---\left(4\right)$

式中，

L′-通过疲劳试验确定的机群飞机平均总使用寿命；

L′₁-通过疲劳试验确定的机群飞机平均首翻寿命；

L′₂-通过疲劳试验确定的机群飞机平均第二次翻修寿命；

L′_n-通过疲劳试验确定的机群飞机平均第n次翻修寿命；

λ′-疲劳试验载荷谱的试验循环周期数；

n′_i和n_i-一个试验谱块和一个监控段的第i级应力频数；

σ′_i和σ_i-一个试验谱块和一个监控段的第i级应力；

R_i-第i级应力比；

m-材料常数。