CN113432968B - 一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，包括：第一，对全尺寸结构进行疲劳强度分析，得到全尺寸结构的关键疲劳薄弱部位；第二，根据全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数确定关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸；第三，依据关键疲劳薄弱部位模拟试验件的加载和固定要求，构建关键疲劳薄弱部位试验夹具；第四，按照静强度设计载荷情况下计算得到的关键疲劳薄弱部位载荷，将全尺寸结构的疲劳载荷谱进行折算，确定关键疲劳薄弱部位载荷谱；第五，依据传载路线和边界条件，选取试验设备，确定试件的支持及加载方法；第六，通过准全尺寸试验与全尺寸试验的结果对比分析得到准全尺寸试验评定结果。

Description

一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法
技术领域
本申请属于飞机维护技术领域，特别涉及一种采用全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法。
背景技术
飞机设计中组合大部件的使用寿命，通常由全尺寸疲劳试验结果给出，全尺寸疲劳试验周期长、成本高，在飞机使用及维修中，对于偏离设计状态的结构，考虑到时间及成本因素，其使用寿命往往无法通过开展全尺寸疲劳试验来进行评定，因此，在处理此类问题时，由于没有试验结果参考，设计人员会相当棘手。
鉴于上述原因，需要建立一种准全尺寸试件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，更高效准确的进行全尺寸疲劳试验结果评定。
发明内容
本申请的目的是提供了一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，所述方法包括：
第一，确定全尺寸结构的关键疲劳薄弱部位
对全尺寸结构进行疲劳强度分析，根据疲劳强度分析结果确定全尺寸结构的关键疲劳薄弱部位；
第二，构建关键疲劳薄弱部位试验件
根据全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数确定关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸，进行关键疲劳薄弱部位模拟试验件设计；
第三，构建试验夹具
依据关键疲劳薄弱部位模拟试验件的加载和固定要求，构建关键疲劳薄弱部位试验夹具；
第四，构建试验载荷谱
按照静强度设计载荷情况下计算得到的关键疲劳薄弱部位载荷，将全尺寸结构的疲劳载荷谱进行折算，确定关键疲劳薄弱部位载荷谱；
第五，确定试验件的支持及加载方法
依据全尺寸结构中的传载路线和边界条件，选取试验设备，确定试件的支持及加载方法；
第六，进行试验结果分析
通过准全尺寸试验与全尺寸试验的结果对比分析，得到准全尺寸试验的评定结果。
在本申请的步骤二中，根据全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数确定关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸遵循试验件与全尺寸结构不变的原则。
在本申请的步骤四中，关键疲劳薄弱部位载荷谱与全尺寸结构的载荷谱频率相同。
在本申请的步骤六中，当准全尺寸试验的试验结果与全尺寸试验的计算对比，若两者量值相当，则认为准全尺寸试件的试验结果即为全尺寸疲劳试验结果。
本申请提供的一种采用准全尺寸试件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，既解决了全尺寸试验周期长的进度问题，又节约了进行全尺寸试验的巨大经济成本，具有重大的实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的采用准全尺寸试件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法流程图。
图2为本申请中试验件的支持及加载方式示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1所示，本申请提供的采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法包括如下步骤：
第一，确定关键疲劳薄弱部位
对全尺寸结构进行疲劳强度分析，根据疲劳强度分析结果确定关键疲劳薄弱部位。
例如，在本申请一实施例中，全尺寸结构为全尺寸飞机座舱盖，通过对全尺寸座舱盖结构进行疲劳强度分析，可以得到飞机座舱盖的侧型材与锁环连接螺栓孔位置为关键疲劳薄弱部位，易产生疲劳损坏。
第二，构建关键疲劳薄弱部位试验件
依据全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数确定关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸，进行关键疲劳薄弱部位模拟试验件设计。
其中，在确定薄弱部位试验件的结构形式与截面尺寸时，遵循试验件与全尺寸结构不变的原则。
例如，在上述的全尺寸飞机座舱盖实施例中，依据试验件的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数与全尺寸座舱盖结构不变的原则下，同时为方便加载及检测裂纹扩展，侧型材1的结构形式选为U型，试验件长度按锁环的间距选取，截面厚度与全尺寸座舱盖中的侧型材结构相同，截面宽度按全尺寸结构中的应力结果确定，侧型材1和锁环21的连接孔尺寸与全尺寸座舱盖一致，U型侧型材试验件热处理及表面处理要求与全尺寸座舱盖一致。
第三，构建试验夹具
依据关键疲劳薄弱部位模拟试验件的加载和固定要求，进行关键疲劳薄弱部位试验夹具设计。
如图2所示，侧型材1承受锁环21的法向集中载荷，依据关键疲劳薄弱部位模拟试验件的加载和固定要求，进行关键疲劳薄弱部位试验夹具设计，试验夹具包含锁环21、锁钩22和夹持钢板(未示出)。U型侧型材试验件两侧与夹持钢板之间通过沿X向排布的多个螺栓(未示出)进行连接，试验件和锁环21之间通过2个M6螺栓进行连接，锁钩22挂于锁环上。
第四，构建试验载荷谱
按照静强度设计载荷情况下计算得到的关键疲劳薄弱部位载荷，将全尺寸结构的疲劳载荷谱进行折算，确定关键疲劳薄弱部位载荷谱。
例如，全尺寸座舱盖结构承受均布载荷，按照静强度计算，得到设计载荷情况下锁环21处的集中载荷，将座舱盖载荷谱中的峰值、谷值与设计载荷进行比较，得到准全尺寸试验载荷谱折算系数，设计载荷情况下锁环21处的集中载荷乘以准全尺寸试验载荷谱折算系数，即可得到准全尺寸试验载荷谱的峰值、谷值，准全尺寸试验载荷谱的频次与全尺寸试验载荷谱相同。
第五，确定试验件的支持及加载方法
依据全尺寸结构中的传载路线和边界条件，选取试验设备，确定试件的支持及加载方法。
根据全尺寸结构的传载路线和边界条件，本实施例中选取疲劳试验机做为试验加载及支持设备，试验件与夹具装配完成后，通过夹持钢板和锁钩连接在疲劳力学试验机上，试验件受轴向Y拉力，在夹持加载时位于试验机夹块中心。
第六，进行试验结果分析
通过准全尺寸试验与全尺寸试验的结果对比分析，获得准全尺寸试验的评定结果。
例如，在上述实施例中，当座舱盖侧型材的初始裂纹长度为1mm，并指定裂纹长度分别为2、3、4、5、6、7、8、9、10mm，分别计算裂纹扩展到指定裂纹长度的对数寿命，取对数寿命的平均值即可得到中值对数寿命，然后计算出中值寿命，将计算得出的中值寿命与准全尺寸模拟试验的寿命结果作对比，两者量值相当，试验破坏模式一致，则认为准全尺寸试件的试验结果即为全尺寸疲劳试验结果。
本申请所提供的采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法能够高效、准确的评定全尺寸疲劳试验的结果，可以大幅降低成本、节约试验时间。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种采用准全尺寸试验件模拟全尺寸疲劳试验结果的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一，确定全尺寸结构的关键疲劳薄弱部位
对全尺寸结构进行疲劳强度分析，根据疲劳强度分析结果确定全尺寸结构的关键疲劳薄弱部位；
第二，构建关键疲劳薄弱部位试验件
根据全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数确定关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸，进行关键疲劳薄弱部位模拟试验件设计，其中，全尺寸结构的传载路线、边界条件、应力及应力集中系数与关键疲劳薄弱部位试验件的结构形式及截面尺寸遵循试验件与全尺寸结构不变的原则；
第三，构建试验夹具
依据关键疲劳薄弱部位模拟试验件的加载和固定要求，构建关键疲劳薄弱部位试验夹具；
第四，构建试验载荷谱
按照静强度设计载荷情况下计算得到的关键疲劳薄弱部位载荷，所述关键疲劳薄弱部位载荷谱与全尺寸结构的载荷谱频率相同，将全尺寸结构的疲劳载荷谱进行折算，确定关键疲劳薄弱部位载荷谱；
第五，确定试验件的支持及加载方法
依据全尺寸结构中的传载路线和边界条件，选取试验设备，确定试件的支持及加载方法；
第六，进行试验结果分析
通过准全尺寸试验与全尺寸试验的结果对比分析，得到准全尺寸试验的评定结果，在对比分析时，若两者量值相当，则认为准全尺寸试件的试验结果即为全尺寸疲劳试验结果。
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