[发明专利]一种飞机结构疲劳寿命快速评估方法

说明书

本发明属于航空结构疲劳领域，具体涉及一种飞机结构疲劳寿命快速评估方法。本发明的方法以飞机设计目标寿命为基础，基于细节疲劳额定值法，通过分析给出不同应力比、不同地空地应力水平下疲劳裕度曲线，可用于在飞机结构设计初期，快速评估结构应力水平高低对疲劳寿命的影响。本方法所需参数少，使用便捷，可用于快速确定各类飞机在结构设计初期满足目标寿命要求的地空地应力水平，并可进一步用于指导结构参数的确定。

技术领域

本发明属于航空结构疲劳领域，具体涉及一种飞机结构疲劳寿命快速评估方法。

背景技术

飞机结构疲劳寿命预测一般是在载荷谱、结构设计、细节疲劳额定值确定的基础上，进行确定性的疲劳裕度分析，能够评估结构的疲劳特性。但是这种方法通常均需要结构完成详细设计之后，开展疲劳载荷计算、疲劳应力求解后才能开展细致的疲劳分析。此时，即便不满足疲劳设计要求，但需要的更改周期往往较长，所需时间成本和人力成本均较大，经济性较差。

现有的规范、文献未就给出行之有效的设计方法用于飞机结构的疲劳寿命快速评估。同时，在结构设计时，疲劳寿命预测方法需要的时间长，无法起到结构设计的快速迭代作用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于飞机设计目标寿命和细节疲劳额定值法的疲劳寿命快速评估方法，以解决结构设计初期快速评估结构应力水平高低对寿命影响程度以及现有寿命预测方法耗时过长、适用性不强的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种飞机结构疲劳寿命快速评估方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、以飞机设计目标起落数作为基准目标寿命；

步骤二、确定飞机结构的关键部位，计算关键部位的结构DFR基准值DFR_base和DFR截止值DFR_cutoff；

步骤三、根据关键部位静强度设计的限制载荷对应的应力，选取多种最高应力，并确定每种最高应力下的多种应力比；

步骤四、计算关键部位的结构DFR截止值DFR_cutoff和DFR基准值DFR_base的差值ΔDFR＝DFR_cutoff-DFR_base；

步骤五、在关键部位的结构DFR基准值DFR_base和DFR截止值DFR_cutoff之间选取多个参考DFR值；

步骤六、根据所述基准目标寿命，计算每个最高应力和应力比组合下，多个参考DFR值所对应的疲劳裕度值；

步骤七、绘制不同应力比下的横坐标为最大应力、纵坐标为疲劳裕度的每种参考DFR值下的曲线族；

步骤八、确定飞机结构的关键部位的实际DFR值，根据所述曲线族以及实际DFR值，得到满足基准目标寿命的最大应力。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

1)步骤三，具体为；根据关键部位静强度设计的限制载荷对应的应力，选取限制载荷对应的应力的20％、40％、60％、80％、90％作为五种最高应力，并确定每种最高应力下的三种应力比。

2)确定每种最高应力下的三种应力比，所述三种应力比分别为0.5、0.06、-0.5。

3)步骤五，具体为：在关键部位的结构DFR基准值DFR_base和DFR截止值DFR_cutoff之间选取三个参考DFR值；所述三个参考DFR值为DFR_base增加30％ΔDFR、60％ΔDFR、80％ΔDFR时的DFR值DFR_30％、DFR_60％、DFR_80％。