CN106777551A - 一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法。所述直升机低周疲劳载荷谱编制方法包括如下步骤：步骤1：获得各个飞行状态的载荷最大值、载荷最大值作用次数、载荷最小值以及载荷最小值作用次数；步骤2：制作排序结果表；步骤3：根据所述排序结果表各行获得各级载荷历程，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；步骤4：设定预设条件，从而从n个直升机低周疲劳载荷谱中选择一个直升机低周疲劳载荷谱作为实际使用直升机低周疲劳载荷谱。采用本申请的直升机低周疲劳载荷谱编制方法能基于已有的各飞行状态载荷，系统地处理各飞行状态使用顺序，满足疲劳设计与评定的要求。能够满足直升机使用的要求。

Description

一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法
技术领域
本发明涉及直升机结构疲劳设计技术领域，特别是涉及一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法。
背景技术
低周疲劳载荷谱是直升机结构疲劳设计与评定的重要输入之一。传统的低周疲劳载荷谱编制需要包含各飞行状态使用顺序的直升机任务谱；而由于直升机使用的灵活性，包含各飞行状态使用顺序的直升机任务谱难以确定，传统的低周疲劳载荷谱编制方法难以实现。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法，所述直升机低周疲劳载荷谱编制方法包括如下步骤：步骤1：获得各个飞行状态的载荷最大值、载荷最大值作用次数、载荷最小值以及载荷最小值作用次数；步骤2：制作排序结果表；步骤3：根据所述排序结果表各行获得各级载荷历程，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；步骤4：设定预设条件，从而从n个直升机低周疲劳载荷谱中选择一个直升机低周疲劳载荷谱作为实际使用直升机低周疲劳载荷谱。
优选地，所述步骤1中的载荷最大值以及载荷最小值通过载荷理论计算方法获得或者飞行载荷测试方法获得。
优选地，所述步骤1中的载荷最大值作用次数以及载荷最小值作用次数采用如下公式获得：ni＝(ti×T)/(tci)，其中，ni为载荷最大值作用次数或载荷最小值作用次数；ti为Ci的时间占比，Ci为某一飞行状态，T为低周载荷谱周期，tci为Ci进行一次的时长；Ci包含停地工况，停地工况的作用次数取飞行谱规定的每小时起落次数nql与T的乘积。
优选地，所述排序结果表包括四列参数，其中第一列为载荷最大值、第二列为载荷最大值作用次数、第三列为载荷最小值、第四列为载荷最小值作用次数；所述第一列按照载荷最大值的载荷量从大到小排列；所述第二列的载荷最大值作用次数为与所述第一列的载荷最大值所对应的载荷最大值作用次数；所述第三列的载荷最小值按照载荷最小值的载荷量从小到大排列；所述第四列的载荷最小值作用次数为与所述第三列的载荷最小值所对应的载荷最小值作用次数。
优选地，所述步骤3具体为：步骤31：从排序结果表中取出排第一行的载荷最大值作为第一级载荷历程中的载荷最大值、从排序结果表中取出排第一行的载荷最小值作为第一级载荷历程中的载荷最小值、从排序结果表中取出载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中共同的次数作为第一级载荷历程中的循环次数，从而形成第一级载荷历程；步骤32：保留载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中的差值次数以及该差值次数所对应的载荷最大值或载荷最小值，并修改排序结果表，将步骤31中使用的参数从排序结果表中剔除；步骤33：将所述步骤32修改后的排序结果表重复所述步骤31，从而获得第二级载荷历程；步骤34：将所述步骤33中的修改后的排序结果表重复所述步骤32，从而获得第二次修改后的排序结果表；步骤35：按照所述步骤31至所述步骤34的方法继续进行，从而获得第N次载荷历程，直至各载荷历程次数nlci的和分别达到nql×T×n次，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；其中，所述n为除0外的任意整数；nql为飞行谱规定的每小时起落次数；T为低周载荷谱周期。
优选地，所述n的取值范围为1至6。
优选地，所述n的取值为6。
优选地，所述预设条件为：绘制各直升机低周疲劳载荷谱的寿命曲线，取出各直升机低周疲劳载荷谱对应目标寿命的疲劳极限值S，从而得到多个疲劳极限值，分别比较每两个相差最小的疲劳极限值，并判断该两个相差最小的疲劳极限值是否满足如下公式：S小值>kσ×S大值，若满足，则取该S大值所对应的直升机低周疲劳载荷谱为实际使用直升机低周疲劳载荷谱；若不满足，则继续进行比较，直至满足该公式；
其中，S小值指两个相差最小的疲劳极限值中数值小的疲劳极限值，S大值指两个相差最小的疲劳极限值中数值大的疲劳极限值；kσ为系数。
优选地，所述kσ取值范围为0.97至0.999。
采用本申请的直升机低周疲劳载荷谱编制方法能基于已有的各飞行状态载荷，系统地处理各飞行状态使用顺序，满足疲劳设计与评定的要求。能够满足直升机使用的要求。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的直升机低周疲劳载荷谱编制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1是根据本发明一实施例的直升机低周疲劳载荷谱编制方法的流程示意图。
如图1所示的直升机低周疲劳载荷谱编制方法包括如下步骤：步骤1：获得各个飞行状态的载荷最大值、载荷最大值作用次数、载荷最小值以及载荷最小值作用次数；步骤2：制作排序结果表；步骤3：根据所述排序结果表各行获得各级载荷历程，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；步骤4：设定预设条件，从而从n个直升机低周疲劳载荷谱中选择一个直升机低周疲劳载荷谱作为实际使用直升机低周疲劳载荷谱。
在本实施例中，步骤1中的载荷最大值以及载荷最小值通过载荷理论计算方法获得或者飞行载荷测试方法获得。可以理解的是，载荷理论计算方法与飞行载荷测试方法均为现有技术，在此不再赘述。
在本实施例中，步骤1中的载荷最大值作用次数以及载荷最小值作用次数采用如下公式获得：ni＝(ti×T)/(tci)，其中，ni为载荷最大值作用次数或载荷最小值作用次数；ti为Ci的时间占比，Ci为某一飞行状态，T为低周载荷谱周期，tci为Ci进行一次的时长；Ci包含停地工况，停地工况的作用次数取飞行谱规定的每小时起落次数nql与T的乘积。
在本实施例中，排序结果表包括四列参数，其中第一列为载荷最大值、第二列为载荷最大值作用次数、第三列为载荷最小值、第四列为载荷最小值作用次数；所述第一列按照载荷最大值的载荷量从大到小排列；第二列的载荷最大值作用次数为与所述第一列的载荷最大值所对应的载荷最大值作用次数；第三列的载荷最小值按照载荷最小值的载荷量从小到大排列；第四列的载荷最小值作用次数为与第三列的载荷最小值所对应的载荷最小值作用次数。
举例来说，排序结果表1如下(下表1为示例性表格，其具体内容不代表1任何意义)：
表1：
在本实施例中，步骤3具体为：
步骤31：从排序结果表中取出排第一行的载荷最大值作为第一级载荷历程中的载荷最大值、从排序结果表中取出排第一行的载荷最小值作为第一级载荷历程中的载荷最小值、从排序结果表中取出载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中共同的次数作为第一级载荷历程中的循环次数，从而形成第一级载荷历程；
步骤32：保留载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中的差值次数以及该差值次数所对应的载荷最大值或载荷最小值，并修改排序结果表，将步骤31中使用的参数从排序结果表中剔除；
步骤33：将步骤32修改后的排序结果表重复步骤31，从而获得第二级载荷历程；
步骤34：将所述步骤33中的修改后的排序结果表重复所述步骤32，从而获得第二次修改后的排序结果表；
步骤35：按照所述步骤31至所述步骤34的方法继续进行，从而获得第N次载荷历程，直至各载荷历程次数nlci的和分别达到nql×T×n次，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；其中，所述n为除0外的任意整数；nql为飞行谱规定的每小时起落次数；T为低周载荷谱周期。
以上表举例，步骤31：从排序结果表中取出排第一行的载荷最大值作为第一级载荷历程中的载荷最大值(65719.9)、从排序结果表中取出排第一行的载荷最小值作为第一级载荷历程中的载荷最小值(-18459.2)、从排序结果表中取出载荷最大值作用次数(10次)与载荷最小值作用次数(8次)中共同的次数(8次)作为第一级载荷历程中的循环次数，从而形成第一级载荷历程。
步骤32：保留载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中的差值次数(10-8＝2)以及该差值次数所对应的载荷最大值或载荷最小值(此处保留载荷最大值)，并修改排序结果表，将步骤31中使用的参数从排序结果表中剔除；将表1修改后如下表2；
表2：
步骤33：将步骤32修改后的排序结果表重复步骤31，从而获得第二级载荷历程；以表2举例来说，从排序结果表中取出排第一行的载荷最大值作为第一级载荷历程中的载荷最大值(65719.9)、从排序结果表中取出排第一行的载荷最小值作为第一级载荷历程中的载荷最小值(-14594.1)、从排序结果表中取出载荷最大值作用次数(2次)与载荷最小值作用次数(9次)中共同的次数(2次)作为第一级载荷历程中的循环次数，从而形成第一级载荷历程。
步骤34：将步骤33中的修改后的排序结果表重复步骤32，从而获得第二次修改后的排序结果表；以表2举例来说，步骤32：保留载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中的差值次数(9-2＝7)以及该差值次数所对应的载荷最大值或载荷最小值(此处保留载荷最小值)，并修改排序结果表，将步骤33中使用的参数从排序结果表中剔除。将表2修改后如下表3；
表3：
载荷最大值，N 次数 载荷最小值，N 次数
64719.9 5 -14594.1 7
63719.9 4 -14407.3 2
62719.9 7 -12815.3 8
61719.9 6 -12688.6 4
步骤35：按照步骤31至步骤34的方法继续进行，从而获得第N次载荷历程(继续重复上述步骤)，直至各载荷历程次数nlci的和分别达到nql×T×n次，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；其中，n为除0外的任意整数；nql为飞行谱规定的每小时起落次数；T为低周载荷谱周期。
可以理解的是，n的取值范围为1至6。在本实施例中，n的取值为6。
在本实施例中，预设条件为：绘制各直升机低周疲劳载荷谱的寿命曲线，取出各直升机低周疲劳载荷谱对应目标寿命的疲劳极限值S，从而得到多个疲劳极限值，分别比较每两个相差最小的疲劳极限值，并判断该两个相差最小的疲劳极限值是否满足如下公式：S小值>kσ×S大值，若满足，则取该S大值所对应的直升机低周疲劳载荷谱为实际使用直升机低周疲劳载荷谱；若不满足，则继续进行比较，直至满足该公式；
其中，S小值指两个相差最小的疲劳极限值中数值小的疲劳极限值，S大值指两个相差最小的疲劳极限值中数值大的疲劳极限值；kσ为系数。
在本实施例中，所述kσ取值范围为0.97至0.999。
采用本申请的直升机低周疲劳载荷谱编制方法能基于已有的各飞行状态载荷，系统地处理各飞行状态使用顺序，满足疲劳设计与评定的要求。能够满足直升机使用的要求。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述直升机低周疲劳载荷谱编制方法包括如下步骤：
步骤1：获得各个飞行状态的载荷最大值、载荷最大值作用次数、载荷最小值以及载荷最小值作用次数；
步骤2：制作排序结果表；
步骤3：根据所述排序结果表各行获得各级载荷历程，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；
步骤4：设定预设条件，从而从n个直升机低周疲劳载荷谱中选择一个直升机低周疲劳载荷谱作为实际使用直升机低周疲劳载荷谱。
2.如权利要求1所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述步骤1中的载荷最大值以及载荷最小值通过载荷理论计算方法获得或者飞行载荷测试方法获得。
3.如权利要求2所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述步骤1中的载荷最大值作用次数以及载荷最小值作用次数采用如下公式获得：ni＝(ti×T)/(tci)，其中，ni为载荷最大值作用次数或载荷最小值作用次数；ti为Ci的时间占比，Ci为某一飞行状态，T为低周载荷谱周期，tci为Ci进行一次的时长；Ci包含停地工况，停地工况的作用次数取飞行谱规定的每小时起落次数nql与T的乘积。
4.如权利要求3所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述排序结果表包括四列参数，其中第一列为载荷最大值、第二列为载荷最大值作用次数、第三列为载荷最小值、第四列为载荷最小值作用次数；所述第一列按照载荷最大值的载荷量从大到小排列；所述第二列的载荷最大值作用次数为与所述第一列的载荷最大值所对应的载荷最大值作用次数；所述第三列的载荷最小值按照载荷最小值的载荷量从小到大排列；所述第四列的载荷最小值作用次数为与所述第三列的载荷最小值所对应的载荷最小值作用次数。
5.如权利要求4所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
步骤31：从排序结果表中取出排第一行的载荷最大值作为第一级载荷历程中的载荷最大值、从排序结果表中取出排第一行的载荷最小值作为第一级载荷历程中的载荷最小值、从排序结果表中取出载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中共同的次数作为第一级载荷历程中的循环次数，从而形成第一级载荷历程；
步骤32：保留载荷最大值作用次数与载荷最小值作用次数中的差值次数以及该差值次数所对应的载荷最大值或载荷最小值，并修改排序结果表，将步骤31中使用的参数从排序结果表中剔除；
步骤33：将所述步骤32修改后的排序结果表重复所述步骤31，从而获得第二级载荷历程；
步骤34：将所述步骤33中的修改后的排序结果表重复所述步骤32，从而获得第二次修改后的排序结果表；
步骤35：按照所述步骤31至所述步骤34的方法继续进行，从而获得第N次载荷历程，直至各载荷历程次数nlci的和分别达到nql×T×n次，从而获得n个直升机低周疲劳载荷谱；其中，所述n为除0外的任意整数；nql为飞行谱规定的每小时起落次数；T为低周载荷谱周期。
6.如权利要求5所述的直升机低周疲劳载荷谱编织方法，其特征在于，所述n的取值范围为1至6。
7.如权利要求6所述的直升机低周疲劳载荷谱编织方法，其特征在于，所述n的取值为6。
8.如权利要求7所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述预设条件为：绘制各直升机低周疲劳载荷谱的寿命曲线，取出各直升机低周疲劳载荷谱对应目标寿命的疲劳极限值S，从而得到多个疲劳极限值，分别比较每两个相差最小的疲劳极限值，并判断该两个相差最小的疲劳极限值是否满足如下公式：S小值>kσ×S大值，若满足，则取该S大值所对应的直升机低周疲劳载荷谱为实际使用直升机低周疲劳载荷谱；若不满足，则继续进行比较，直至满足该公式；
其中，S小值指两个相差最小的疲劳极限值中数值小的疲劳极限值，S大值指两个相差最小的疲劳极限值中数值大的疲劳极限值；kσ为系数。
9.如权利要求8所述的直升机低周疲劳载荷谱编制方法，其特征在于，所述kσ取值范围为0.97至0.999。
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