[发明专利]一种当量损伤模型的确定方法

说明书

本发明属于航空结构单机寿命监控领域，具体涉及一种当量损伤模型的确定方法。本发明的方法结合某型飞机疲劳关键部位的结构特点、所使用的材料特性以及经受的载荷/环境谱情况，以全机疲劳试验载荷谱作为基准，基于相对线性损伤累积理论，在分析对比多种当量损伤计算方法的基础上，研究确定适合该型飞机单机寿命监控的当量损伤模型，并提出了基于Gerber公式的当量损伤模型；本发明提出的方法，在满足基准谱损伤真实的基础上，使各当量损伤计算方法得到的结果与基准谱误差最小得出，可广泛应用于各种飞机单机寿命监控中当量损伤模型的综合确定。

技术领域

本发明属于航空疲劳领域，具体涉及一种当量损伤模型的确定方法。

背景技术

国内飞机寿命基本上按“机群寿命管理”，即所有飞机都按预先确定的寿命指标控制使用。“单机寿命管理”工作也才刚起步，但当前使用的方法较为单一、监控的软件手段较为落后，已有的手段已不能满足当前飞机结构健康监控技术的需要。在单机寿命监控工作中，最为重要的是当量损伤模型的确定。损伤模型的确定必须结合飞机实际结构形式、材料、使用情况等综合确定，这样才能够给出较为准确的寿命消耗情况，对部队单机寿命监控提供可靠的数据支持。

国内外损伤模型均为采用某单一损伤模型直接开展单机寿命监控的当量损伤计算，无法解决损伤模型和飞机实际特点结合不紧密、损伤模型预测精度不高的技术难点。同时，在开展结构健康监控或单机寿命监控时，损伤模型的适应性不强，损伤和剩余寿命的预测精度较差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于全尺寸疲劳试验载荷谱的当量损伤模型的确定方法，以解决单机寿命监控中当量损伤确定过程中，损伤模型精度较差、适用性不强的技术问题。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种当量损伤模型的确定方法，所述的当量损伤模型的确定方法包括以下步骤：

步骤一、以寿命已知的飞机疲劳定寿时的全机疲劳试验载荷谱作为基准谱；

步骤二、选择实际应用的N(大于等于2的自然数)个当量损伤模型，逐个利用当量损伤模型将基准谱中各级载荷循环变换为脉动循环，构建当量损伤模型组；

步骤三、将上一步中当量损伤模型组的每一个损伤模型得到的基准谱的重心谱代入当量损伤计算公式

分别计算不同当量脉动循环(ΔG)_i下以及不同m值时，大于(ΔG)_i和小于(ΔG)_i的所有载荷循环所引起的当量损伤，其中(G_max)_0i为脉动循环的最大过载，m为损伤指数，n为载荷谱中载荷循环数；

步骤四、在步骤三基础上，取载荷谱中损伤居中的一级载荷(ΔG^*，R^*)，其当量脉动过载为即谱中所有过载循环中大于和小于的ΔG_0i对应的当量损伤累积之和基本相同，计算可得到该级载荷循环作用下的寿命N_c所对应的当量损伤临界值为

步骤五、利用损伤等效原理，建立基准谱与等幅谱的等效关系；

步骤六、通过构造目标函数，确定m的值；

其中，构造目标函数SSE

其中m₁为损伤指数的下限，m_u为损伤指数的上限，N_fh为随机谱平均每飞行小时对应的等幅载荷循环数；B_h为损伤居中的一级载荷的当量损伤；A_h为基准谱的当量损伤；