[发明专利]一种基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法

说明书

本发明公开一种基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法，包括通过结构细节应力分析确定结构关键危险部位危险点；以危险点为原点，在特定三个方向建立应力分布曲线；对模拟试验件进行细节应力分析，在相同的三个方向建立应力分布曲线；计算两个应力分布曲线的相对误差大小；通过调整模拟试验件参数，使得模拟件危险点和结构关键危险部位危险点的几何特征的三个方向一定距离范围内的相对误差之和小于等于预定值；根据满足相对误差要求的试验件局部尺寸数据，设计详细的耐久性模拟试验件。本发明的方法可准确模拟结构关键危险部位的应力分布状态，降低试验设计误差。

技术领域

本发明属于飞机结构寿命评定技术领域，特别是涉及一种基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法。

背景技术

在飞机结构的耐久性寿命评估过程中，一般需要做大量元件级耐久性模拟试验。目前耐久性模拟试验的设计方法通常仅关注结构危险部位的结构细节，试验件的外形尺寸主要是根据结构细节形式和尺寸大小进行简化，没有考虑飞机结构在使用中，结构关键危险部位的应力状态和试验件加载过程中试验件危险部位应力状态的差别，这样设计出的耐久性模拟件在谱载下的试验结果和飞机结构的耐久性寿命差异很大，不能准确地描述飞机结构关键危险部位的寿命特征。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法，设计出能准确描述结构关键危险部位的细节特征、应力状态的耐久性模拟试验件，并通过随机谱下的耐久性试验评估结构关键危险部位的耐久性寿命，为评估整个机体结构的耐久性寿命提供支持。

本发明的上述目的是利用以下技术方案实现的：

一种基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法，包括：

通过结构细节应力分析获得结构关键危险部位的应力分布，确定结构关键危险部位危险点(裂纹萌生点)；

以危险点(裂纹萌生点)为原点，在结构关键危险部位几何特征的三个方向建立一定距离范围内的应力分布曲线；

对设计出的耐久性模拟试验件进行细节应力分析，在模拟试验件危险点处几何特征的三个方向建立一定距离范围内的应力分布曲线；

计算结构关键危险部位应力分布曲线和试验件危险部位应力分布曲线的相对误差大小；

通过调整模拟试验件参数，使得模拟件危险点和结构关键危险部位危险点的几何特征的三个方向一定距离范围内的相对误差之和小于等于预定值；

根据满足相对误差要求的试验件局部尺寸数据，设计详细的耐久性模拟试验件。

本发明的方法可以准确模拟结构关键危险部位的应力分布状态，降低试验设计误差；可以通过一定数量的耐久性模拟试验件的耐久性试验，可以获得高可靠度和置信度下的耐久性寿命，对机体结构进行耐久性寿命评估，设计出的耐久性试验件尺寸小，装配关系简单；可以直接在普通疲劳试验机上进行试验，试验成本低。

附图说明

图1为本发明的基于局部应力分布加权系数的模拟件设计方法的流程图；

图2为本发明的实施例中，飞机060框局部应力(最大主应力)分布示意图；

图3为本发明的实施例中，飞机060框的关键危险部位危险点附近的应力分布图；

图4为本发明的实施例中，厚度方向上的应力分布曲线及4阶拟合曲线示意图；

图5为本发明的实施例中，关键危险部位细节尺寸的示意图；

图6为本发明的实施例中，初步设计的带局部凹槽的耐久性模拟件的示意图；

图7为本发明的实施例中，初步设计的带局部凹槽的耐久性模拟件最大主应力云图；