一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法技术

本发明专利技术公开了一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，包括：建立均值‑幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值‑幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；根据动部件材料的裂纹扩展门槛值和动部件结构临界裂纹长度，计算结构的裂纹扩展门槛载荷；以结构裂纹扩展门槛载荷为限，截除所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷的小载荷，简化载荷谱；对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析，假设状态载荷服从正态分布，外推得到最大载荷，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷；按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法
本专利属于直升机强度
，具体涉及一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，适用于为直升机动部件金属结构损伤容限试验谱的编制。
技术介绍
直升机是一类特殊的飞行器，动部件承受交变载荷，疲劳问题较为突出。在传统安全疲劳寿命设计方法中，基于线性损伤累计理论，结构损伤与载荷作用次序无关，因此对动部件实测载荷进行雨流计数，得到从大到小排列的、以载荷值和频次为主要信息的疲劳载荷谱。但疲劳载荷谱直接用于损伤容限试验是不合适的，首先因为裂纹扩展与载荷作用次序有关，疲劳载荷谱无载荷作用顺序信息，其次采用疲劳载荷谱级按任务剖面编制损伤容限原谱，载荷级数较多导致试验加载调试复杂，需要采用一定方法对载荷进行等效简化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，解决飞行实测载荷谱用于直升机动部件损伤容限试验的工程问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，包括以下步骤：在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，建立均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值-幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；根据动部件材料的裂纹扩展门槛值和动部件结构临界裂纹长度，计算结构的裂纹扩展门槛载荷；以结构裂纹扩展门槛载荷为限，截除所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷的小载荷，简化载荷谱；对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析，假设状态载荷服从正态分布，按设定的检查周期外推得到最大载荷，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷；按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。进一步地，所述建立均值-幅值载荷矩阵，包括：在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，经过滤波、雨流计数和统计处理得到均值-幅值载荷矩阵。进一步地，所述动部件结构临界裂纹长度通过断裂力学计算分析或工程经验预估得到。进一步地，采用断裂力学方法计算结构的裂纹扩展门槛载荷。进一步地，采用统计分析方法对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析。一种直升机动部件损伤容限简化谱编制装置，包括：损伤容限原谱编制模块，用于在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，建立均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值-幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；临界裂纹长度预估模块，用于获取动部件结构临界裂纹长度；结构裂纹扩展门槛载荷计算模块，用于根据动部件材料的裂纹扩展门槛值和动部件结构临界裂纹长度，计算结构的裂纹扩展门槛载荷；小载荷截除模块，用于以结构裂纹扩展门槛载荷为限，截除所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷的小载荷，简化载荷谱；最大载荷预估模块，用于对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析，假设状态载荷服从正态分布，按设定的检查周期外推得到最大载荷，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷；当量等效模块，用于按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现所述直升机动部件损伤容限简化谱编制方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现所述直升机动部件损伤容限简化谱编制方法的步骤。本专利技术具有以下技术特点：本专利技术方法针对直升机动部件，通过裂纹扩展增量等效的方法，对损伤容限谱进行简化，将级数繁多的疲劳载荷谱合并简化为便于试验室实施的简化谱，解决了飞行实测载荷谱用于直升机动部件损伤容限试验的工程问题，简化了试验加载方案。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意图；图2为损伤容限原谱示意图；图3的(a)和(b)为小载荷截除示意图；图4为最大载荷预估示意图；图5的(a)和(b)为当量等效示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种直升机动部件损伤容限试验简化谱编制方法通过裂纹扩展增量等效的方法，将级数繁多的疲劳载荷谱合并简化为便于试验室实施的简化谱，包括以下步骤：步骤1，损伤容限原谱编制在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，经过滤波、雨流计数和统计处理得到均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值-幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；步骤2，临界裂纹长度预估根据断裂力学计算分析或工程经验预估动部件结构临界裂纹长度ac，为下一步计算裂纹扩展门槛载荷Lc作准备；步骤3，结构裂纹扩展门槛载荷计算根据动部件材料的裂纹扩展门槛值Kth和步骤2得到的动部件结构临界裂纹长度ac，采用断裂力学方法计算结构的裂纹扩展门槛载荷Lc。步骤4，小载荷截除以结构裂纹扩展门槛载荷Lc为限，截除步骤1所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷Lc的小载荷，简化载荷谱；步骤5，最大载荷预估对步骤1所述的损伤容限原谱中最大载荷LMAX所在状态进行分析，采用统计分析方法，假设状态载荷服从正态分布，按检查周期T外推得到最大载荷LMAX(H)，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷LMAX；所述检查周期T根据实际需求确定。步骤6，当量等效按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。下面结合为某型机金属桨叶损伤容限试验编制的损伤容限简化谱实例，对本专利技术做进一步详细说明。步骤如下：步骤1，损伤容限原谱编制以金属桨叶损伤容限试验谱编制为例，在实测挥舞弯矩载荷Mflap基础上，经过滤波、雨流计数和统计处理得到均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对各级进行载荷排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱，如图1所示，共a,b,……,j共10级载荷。步骤2，临界裂纹长度预估根据该桨叶实际使用经验，以曾经发生断裂桨叶最大裂纹长度作为临界裂纹长度ac；步骤3，结构裂纹扩展门槛载荷计算根据金属桨叶铝合金材料的裂纹扩展门槛值Kth和步骤2得到的结构临界裂纹长度ac，计算结构的裂纹扩展门槛载荷MflapC。步骤4，小载荷截除以结构裂纹扩展门槛载荷MflapC为限，截除步骤1损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷MflapC的小载荷，截除小载荷过程如图2所示，去掉了原谱中的a和j状态；步骤5，最大载荷预估对步骤1中损伤容限原谱中最大载荷MflapMAX所在的e状态进行分析，采用统计分析方法，假设状态载荷服从正态分布，按2倍检查周期外推得到最大载荷MflapMAX(H)，将此载荷替换损伤容限原谱中1次最大载荷MflapMAX，新载荷Mfl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，建立均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值-幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；/n根据动部件材料的裂纹扩展门槛值和动部件结构临界裂纹长度，计算结构的裂纹扩展门槛载荷；/n以结构裂纹扩展门槛载荷为限，截除所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷的小载荷，简化载荷谱；/n对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析，假设状态载荷服从正态分布，按设定的检查周期外推得到最大载荷，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷；/n按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。/n

【技术特征摘要】
1.一种直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，建立均值-幅值载荷矩阵，根据典型任务谱对所述均值-幅值载荷矩阵各级载荷进行排序，得到典型任务剖面的损伤容限原谱；
根据动部件材料的裂纹扩展门槛值和动部件结构临界裂纹长度，计算结构的裂纹扩展门槛载荷；
以结构裂纹扩展门槛载荷为限，截除所述损伤容限原谱中低于裂纹扩展门槛载荷的小载荷，简化载荷谱；
对所述的损伤容限原谱中最大载荷所在状态进行分析，假设状态载荷服从正态分布，按设定的检查周期外推得到最大载荷，将此最大载荷替换损伤容限原谱中最大载荷；
按裂纹扩展增量等效原则，使用材料裂纹扩展速率曲线，将被合并状态的次数等效到目标状态载荷值下的次数，得到损伤容限简化谱。


2.根据权利要求1所述的直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在于，所述建立均值-幅值载荷矩阵，包括：
在直升机动部件飞行载荷的实测数据基础上，经过滤波、雨流计数和统计处理得到均值-幅值载荷矩阵。


3.根据权利要求1所述的直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在于，所述动部件结构临界裂纹长度通过断裂力学计算分析或工程经验预估得到。


4.根据权利要求1所述的直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在于，采用断裂力学方法计算结构的裂纹扩展门槛载荷。


5.根据权利要求1所述的直升机动部件损伤容限简化谱编制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔韦，曾本银，朱定金，喻溅鉴，刘牧东，付裕，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36