[发明专利]一种直升机矩形复合材料柔性梁高周寿命快速计算方法

说明书

本发明属于直升机结构疲劳设计领域，涉及一种直升机矩形复合材料柔性梁高周寿命快速计算方法。该方法包括：根据直升机矩形复合材料柔性梁的材料参数和载荷谱数据计算等效载荷；根据直升机矩形复合材料柔性梁的结构参数和等效载荷计算危险点的等效应力；根据直升机矩形复合材料柔性梁的材料参数和危险点的等效应力计算直升机矩形复合材料柔性梁的许用循环次数；根据每小时的载荷作用总次数n得到复合材料柔性梁的疲劳寿命。该方法既真实反映直升机矩形复合材料柔性梁的真实寿命情况，又可以最大限度地提高计算效率，减少型号研制周期。

技术领域

本发明属于直升机结构疲劳设计领域，涉及一种直升机矩形复合材料柔性 梁高周寿命快速计算方法。

背景技术

复合材料柔性梁作为直升机旋翼系统的核心元件，依靠其弹性变形实现桨叶 的挥舞、摆振、变距运动，同时承受桨叶及桨毂产生的所有载荷，包括复杂的 离心力、弯矩、扭矩等。柔性梁是一个承受大变形、大载荷的结构件，因此疲 劳寿命的计算是柔性梁设计的一个重要组成部分。在现有技术中，柔性梁的疲 劳寿命往往要经过多轮次的迭代计算、改进结构才能达到寿命指标要求。传统 的柔性梁疲劳寿命计算载荷工况复杂、迭代效率低，难以满足型号研制的节点 进度要求。

发明内容

本发明的目的：提供一种高效、快捷的直升机矩形复合材料柔性梁高周 寿命快速计算方法。

本发明的技术方案：

第一方面，提供一种直升机矩形复合材料柔性梁高周寿命快速计算方法, 包括：

根据直升机矩形复合材料柔性梁的材料参数和载荷谱数据计算等效载荷；

根据直升机矩形复合材料柔性梁的结构参数和等效载荷计算危险点的等效 应力；

根据直升机矩形复合材料柔性梁的材料参数和危险点的等效应力计算直升 机矩形复合材料柔性梁的许用循环次数；

根据每小时的载荷作用总次数n得到复合材料柔性梁的疲劳寿命。

可选地，还包括：

提取直升机矩形复合材料柔性梁的结构参数和材料参数；

提取直升机矩形复合材料柔性梁所承受的载荷谱数据。

可选地，提取直升机矩形复合材料柔性梁的结构参数和材料参数，具体包 括，提取直升机矩形复合材料柔性梁的柔性梁矩形截面的长h、高b以及应力 疲劳极限σ_∞，S-N曲线形状参数α、A。

可选地，提取直升机矩形复合材料柔性梁所承受的载荷谱数据，具体包括：

提取直升机矩形复合材料柔性梁的危险截面的挥舞动弯矩M_yd、摆振动弯矩 M_zd以及各个工况下的载荷频次n_i。

可选地，根据直升机矩形复合材料柔性梁的材料参数和载荷谱数据计算等 效载荷，具体包括：

根据公式(1)和公式(2)推导载荷谱下的总损伤得到公式(3)，其中公 式(1)为复合材料S-N曲线方程，公式(2)为损伤累计理论公式；

根据公式(1)和公式(2)推导等效载荷下的损伤得到公式(4)；

按照损伤等效的原则，根据公式(3)和公式(4)得出等效载荷S_eq的计算 公式5，

其中，公式(1)至(5)，分别为：

其中，A，α：复合材料S-N形状参数；