[发明专利]一种复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法

权利要求书

1.一种复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

对试验件进行缺陷和目视可见的冲击损伤的预制；

对预制缺陷和损伤的所述试验件进行有限元试验仿真分析，包括：

通过有限元计算结果对尚未进行缺陷预制和冲击损伤的件进行应力分析，定义出满足静强度设计要求的机身结构尺寸，用这种有限元建模方法在已经进行试验的结构上进行建模分析，并与试验结果对比，修正建模细节；

对带缺陷的试验件按照修正建模细节的有限元分析方法进行应力影响分析后进行试验，并与试验结果进行对比分析，修正带缺陷的部位的有限元建模方法，再对带预制缺陷和冲击损伤复合材料结构部件按修正的建模方法进行应力计算分析；

进行疲劳分析，计算结构的计算疲劳寿命和初步的检查间隔；

对疲劳试验载荷、计算疲劳寿命、使用载荷、设计载荷进行分析，确定在同一个试验件上交叉进行静强度、疲劳、损伤容限试验又使得试验件不提前破坏的顺序。

2.根据权利要求1所述的复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，所述对试验件进行缺陷和目视可见的冲击损伤的预制，包括：

通过对制造工艺以及检验能力情况的分析，总结制造缺陷的尺寸类型，在试验件制造过程中，预制相应的脱胶、分层、金属屑、孔隙率，试验前用无损检测等技术，记录预制缺陷的位置、大小；

通过对外场使用维护情况的统计分析，对试验件相应部位预制目视可见的冲击损伤，试验前用无损检测技术，记录冲击损伤的位置、大小。

3.根据权利要求1所述的复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，所述计算结构的计算疲劳寿命和初步的检查间隔，包括：

按飞行使用的严重载荷状态为疲劳载荷的严重状态；进行全机结构的有限元计算分析；按有限元计算分析结果的高应力区确定疲劳危险部位；确定各疲劳危险部位的疲劳应力谱；确定各高应力点对应材料S-N曲线；进行疲劳寿命计算，给出结构的理论计算疲劳寿命和检查间隔。

4.根据权利要求3所述的复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，所述理论计算疲劳寿命N_ij由构件的安全疲劳极限S_∞p，计算各级交变载荷S_aij计算得到，公式如下：

其中，A、α为疲劳曲线形状参数，S_∞p为安全疲劳极限，S_aij为第i飞行状态的第j级交变载荷修正值。

5.根据权利要求1所述的复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，所述结构的检查间隔通过结构的安全寿命来确定，其中结构的安全寿命的确定方法为：

计算结构的累计损伤D_h：

根据损伤计算结果，计算结构的安全寿命：

其中，n为飞行状态数，f_di为各飞行状态损伤系数，m为各飞行状态损伤载荷级数，n_ij为载荷谱中第i飞行状态、第j级交变载荷的频数，N_ij为第i飞行状态的第j级交变载荷修正值对应的疲劳寿命，P_r为载荷谱累积百分比。

6.根据权利要求1所述的复合材料结构静强度和疲劳强度一体化试验验证方法，其特征在于，所述确定在同一个试验件上交叉进行静强度、疲劳、损伤容限试验又使得试验件不提前破坏的顺序，包括：

先安排在带预制缺陷和目视可见的冲击损伤试验件上完成使用载荷静强度试验，试验有效判据是结构没有有害的变形，预制的缺陷和冲击损伤没有明显可见的扩展；

根据结构的计算疲劳寿命，在带预制缺陷和目视可见的冲击损伤试验件上进行预计飞行小时的疲劳试验，试验有效的判据为预制的缺陷和冲击损伤没有明显可见的扩展；

在带预制缺陷和目视可见的冲击损伤试验件上进行设计载荷试验，试验结束后，对有损伤的部分进行修复；

对修复后的试验件预制目视明显可见的冲击损伤，并根据疲劳分析结果，进行预期检查间隔对应飞行小时的疲劳试验后，进行设计载荷静强度试验。