[发明专利]用于确定飞续飞载荷谱的低载截除限值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机疲劳试验领域，尤其涉及用于飞机全尺寸疲劳试验的一种用于确定飞续飞载荷谱的低载截除限值的方法。

背景技术

编制飞续飞载荷谱来模拟真实环境中遇到的载荷情况，是飞机全尺寸疲劳试验的必要条件。飞续飞载荷谱是基于载荷统计数据编制的，越小的载荷发生概率越高，因此理论上载荷谱中存在无穷多个小载荷的循环，这导致载荷谱无法完全根据理论情况编制。为了编制载荷谱，必须设定一个低载截除限值，将小于该限值的载荷全部截除。

低载截除限值的设定对于飞机全尺寸疲劳试验的可靠性和效率有着显著的影响。如果低载截除限值设置的过低，则载荷谱中会含有大量的小载荷循环，这些小载荷循环对于飞机的疲劳试验并不会产生影响，但大量小载荷循环的加入将大大提高试验耗费的工时、人力、物力，造成诸多资源的大量浪费。反之，如果低载截除限值设置的过高，则可能导致大量对结构有损伤或有影响的载荷循环被人为截除，这进而会导致使用载荷谱进行的疲劳试验的结果好于真实情况，这样就无法通过疲劳试验提前发现飞机结构的疲劳薄弱部位，起不到模拟真实环境的作用，产生安全隐患。

因此，亟需一种能够准确确定低载截除限值的方法，来帮助提高飞机全尺寸疲劳试验的准确性和效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术难以准确确定用于飞机全尺寸疲劳试验的低载截除限值，导致疲劳试验难以兼顾提高试验效率、减少资源耗费和保证试验的准确性的缺陷，提出一种用于确定飞续飞载荷谱的低载截除限值的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种用于确定飞续飞载荷谱的低载截除限值的方法，其特点在于，包括以下步骤：

步骤一、设计试验件，试验件的材料和几何尺寸根据飞机的特定部分的材料和几何尺寸确定，所述特定部分为蒙皮的一部分和/或后梁的一部分；

步骤二、设置多个不同的截除水平，其中最大的截除水平不大于试验件的材料的疲劳强度极限，并根据所述多个截除水平按照TWIST编谱方法编制与之一一对应的多个飞续飞载荷谱，各个飞续飞载荷谱中相同载荷水平对应的载荷循环的数量及相对位置均相同；

步骤三、针对每个截除水平分别对试验件进行裂纹扩展试验，测得各个截除水平下试验件的裂纹从预设的初始裂纹长度扩展到多个不同的长度值时的寿命，并取其平均值作为各个截除水平对应的裂纹扩展寿命；

步骤四、以截除水平为自变量、裂纹扩展寿命为因变量进行指数拟合，得到指数拟合公式；

步骤五、根据指数拟合公式求出当截除水平为零时的裂纹扩展寿命作为裂纹扩展寿命初始值，然后计算各个截除水平对应的裂纹扩展寿命增量系数，其定义为各个截除水平的裂纹扩展寿命增量与裂纹扩展寿命初始值的比值，其中每个截除水平的裂纹扩展寿命增量为其裂纹扩展寿命与与其相邻且低于其的截除水平的裂纹扩展寿命之差；

步骤六、以截除水平为自变量、裂纹扩展寿命增量系数为因变量进行多项式拟合，并取拟合曲线的极小值点对应的截除水平作为低载截除限值。

较佳地，步骤二中设置至少5个不同的截除水平。

较佳地，步骤二中设置的截除水平中，最小的截除水平不大于试验件的材料的疲劳强度极限的30％。

较佳地，步骤三还包括，在试验件上制造原始裂纹，然后通过载荷使得所述原始裂纹扩展预设的最小预制裂纹长度，从而在试验件上形成所述初始裂纹长度的裂纹。

较佳地，步骤三中进行的裂纹扩展试验，对每个截除水平测得试验件的裂纹从所述初始裂纹长度扩展到至少5个不同的长度值时的寿命。

较佳地，步骤一中根据ASTM-E-647标准设计试验件。

较佳地，步骤一中的所述特定部分为飞机的机翼根部下壁板蒙皮，步骤一中试验件的几何尺寸根据飞机的特定部分的几何尺寸确定是指根据所述机翼根部下壁板蒙皮的厚度设计试验件的厚度。

较佳地，步骤一中的所述特定部分为飞机的后梁内段，步骤一中试验件的几何尺寸根据飞机的特定部分的几何尺寸确定是指根据所述后梁内段的下缘条的厚度设计试验件的厚度。

较佳地，步骤一设计两组试验件，两组试验件的材料和几何尺寸分别根据飞机的机翼根部下壁板蒙皮和后梁内段的材料和几何尺寸确定，在步骤一后针对两组试验件分别执行步骤二至步骤六，从而基于两组试验件分别得到低载截除限值，并取这两个低载截除限值中较小的一个作为最终确定的低载截除限值。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。