基于代理模型的广布疲劳损伤平均行为快速确定方法

针对广布疲劳损伤平均行为预测过程复杂、消耗大量时间的问题,建立广布疲劳损伤概率萌生模型和裂纹扩展模型,在裂纹扩展过程中通过ABAQUS二次开发求解出七孔板孔边裂纹前缘的应力强度因子,应用蒙特卡罗法得到广布疲劳损伤平均行为,通过机器学习建立广布疲劳损伤仿真程序训练集,构建应力水平、裂纹随机萌生、裂纹随机扩展3个参数为设计变量,分别建立多项式响应面模型和高斯过程回归模型训练。结果表明,广布疲劳损伤平均行为与试验数据相比误差在6%之内,多项式响应面模型和高斯过程回归模型相比较,高斯过程回归模型精度更高,误差不超过10%,与传统方法相比可以节约90%的计算时间成本,所构建的高斯过程回归模型可以精确地确定广布疲劳损伤平均行为。

广布疲劳损伤加筋板结构剩余强度分析

广布疲劳损伤(widespread fatigue damage,WFD)对老龄飞机是非常重要的问题。文中用工程方法和有限元方法计算含广布疲劳损伤(WFD)加筋板的剩余强度,完成3种类型9件加筋板的剩余强度试验。计算结果和试验结果比较吻合,能满足工程精度的要求。结果还表明,WFD明显降低了加筋板的剩余强度。

加筋板广布疲劳损伤的剩余强度分析

给出加筋板广布疲劳损伤的两种损伤类型和两个剩余强度判据 ,剩余强度判据是净截面塑性区屈服判据和裂尖韧带屈服判据。给出蒙皮带有多裂纹和蒙皮带有多裂纹且桁条也带有裂纹时应力强度因子的近似工程估算方法。文中也给出加筋板含多裂纹时剩余强度净截面塑性区屈服判据和裂尖韧带屈服判据的表达式及塑性区尺寸估算方法。对三种损伤的加筋板进行剩余强度试验 ,指出多裂纹尤其是桁条也带裂纹时剩余强度降低较多。用上述两种判据进行加筋板广布疲劳损伤剩余强度预测 。

广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布分析模型

提出了一种广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布的分析模型。通过研究广布疲劳损伤敏感结构中裂纹萌生机理,将多细节结构裂纹萌生寿命的取值事件转化为3个独立事件的积事件,前者的发生概率等于3个独立事件发生概率的乘积,3个独立事件的发生概率可由单细节结构裂纹萌生寿命的概率分布求得。从而可由单细节结构裂纹萌生寿命概率分布得到多细节结构中依次出现的各条裂纹的萌生寿命的概率分布。进行了单细节带孔板与多细节带孔板的裂纹萌生试验,并利用本文分析模型对多细节带孔板的裂纹萌生寿命进行了预测。预测结果和试验结果吻合良好,表明该模型是有效的。

广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究

围绕广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究了广布疲劳损伤裂纹萌生寿命与广布疲劳损伤出现时间的关系,以及MSD对裂纹萌生寿命的影响。给出了根据疲劳开裂情况确定的裂纹萌生寿命和损伤累积的修正计算方法,解决了MSD结构中细节疲劳裂纹萌生寿命计算问题同时计及了MSD对裂纹萌生的促进加速效果。

运输类飞机防止广布疲劳损伤的适航要求

近年来,运输类飞机适航条例围绕飞机的持续适航和使用要求发生了了许多重要改变,给我国发展中的大型客机的通航审定带来新的课题。为此,本文首先介绍了适航条例关于运输类飞机金属结构广布疲劳损伤(WFD)要求的演变背景;然后,根据适航条例的最新修正案和咨询通报最新要求,阐述了新设计飞机的WFD评定、使用限制、检查门槛值和维修措施的制定步骤,并且提出了对WFD的概念及WFD评定与疲劳/损伤容限评定的关系的理解和思考,建议国内加强WFD评定的学术和工程发展研究,为大型客机设计和适航符合性验证提供依据。

老龄飞机结构广布疲劳损伤研究的关键问题

老龄飞机的广布疲劳损伤问题已经成为学术界和工业界关注的问题之一。从飞机机身蒙皮连接的细节应力分析、裂纹形成、裂纹扩展、剩余强度等几个方面对广布疲劳损伤进行了研究,并对当前需要研究的问题进行了分析。

民用飞机机身蒙皮修理的广布疲劳损伤试验研究与有限元分析

为了研究民用飞机机身蒙皮修理的广布疲劳损伤特性,设计试验件进行试验研究,并对其进行有限元分析。结果表明:机身蒙皮修理连接区的初始裂纹的萌生位置基本上是等概率随机产生的;在多裂纹的共同作用下,导致结构剩余强度降低,引起裂纹萌生的加速和竞争效应,最终导致连接区破坏;损伤容限分析得到的主裂纹扩展曲线与试验结果趋势吻合,但计算结果较小、趋于保守。

民机广布疲劳损伤的适航验证

广布疲劳损伤是老龄飞机结构中存在的一种损伤,直接影响到飞机的安全性和可靠性,它的特征是飞机的多个部位存在疲劳裂纹损伤或构件上同时存在多个疲劳裂纹损伤。这些裂纹一旦发生聚合和连通,结构剩余强度就会急剧降低,从而发生灾难性的事故。以美国FAA为代表的国际当局也一直在寻求避免民机发生由广布疲劳损伤导致的事故的方法,在经过多年的研究后,FAA发布了相关文件,对现行规章及指导材料进行了修正,明确了民机验证广布疲劳损伤问题的方法。本文参照文件介绍避免广布疲劳损伤发生的方法及对民机设计与验证的影响。

运输类飞机防止广布疲劳损伤的新规章解读

针对运输类飞机结构广布疲劳损伤(WFD),跟踪和总结了国内外所开展的一些重要行动及其结果,客观地分析了现行的有关疲劳损伤的适航规章在执行中存在的不安全因素,指出现行的适航要求和长期依赖已有检查手段对维持飞机超出某一期限后的持续适航是不充分的,会产生不可接受的结构破坏和相关事故的危险性,需要对WFD在其发生之前采取主动的预先解决方法。对WFD检查的革新性的改变导致了针对WFD的适航条例的修正。对美国联邦航空管理局(FAA)提议的针对WFD的规章修正案草案中关于设计批准书持有人的行动及其相关的符合性方法作了分析和解读,重点阐明了新规章对WFD的适用性以及在新规章下要求的飞机WFD评定的方法和过程,包括WFD开始检查点和结构更改点的确定、飞机使用限制(初始使用限制和延伸使用限制)的建立、适航限制条款的建立和修订等。在此基础上,提出了当前乃至今后中国民机结构损伤容限设计和分析新的研究方向。

飞机蒙皮广布疲劳裂纹损伤扩展特性分析

广布疲劳损伤是老龄飞机的主要损伤模式,会严重降低老龄飞机使用的安全性。首先基于最大周向拉应力准则,分析确定建模和计算使用的断裂判据;然后使用ABAQUS软件,建立了含两条及多条裂纹蒙皮模型,分别改变裂纹角度、紧固件孔的形状和孔径大小,采用扩展有限元法对模型进行分析计算,得到各个模型的应力强度因子和能量释放率,进而分析得出裂纹初始及扩展时的路径,并总结各种模型参数对裂纹扩展的影响规律。

加筋板广布疲劳损伤剩余强度的有限元分析

广布疲劳损伤(WFD)对老龄飞机是非常重要的问题。用有限元方法计算了含3种类型广布疲劳损伤加筋板的剩余强度，并和试验结果进行了比较。计算结果和试验结果比较吻合。结果还表明，WFD明显降低了加筋板的剩余强度。

组合法，类比法和内力再分配因子修正法在加筋板广布疲劳损伤应力强度因子计算中的应用

给出了用组合法，类比法计算蒙皮含多处损伤的应力强度因子，在此基础上，再利用内力再分配因子修正法计算蒙皮含多处损伤，中央桁条含 裂纹的应力强度因子。并使这些工程方法用于实际加筋板广布损伤的应力强度因子计算，这些工程方法使用简便。

加筋板广布疲劳损伤裂纹扩展研究

给出了加筋板广布疲劳损伤裂纹扩展预测计算方法。用Walker扩展方程和Willenborg-Chang扩展模型为根据，考虑裂纹之间相互影响和用循环接循环进行裂纹累积。最后给出了随机谱下多裂纹扩展计算和恒幅谱及程序块谱下多裂纹扩展试验与预测计算比较。

加筋板广布疲劳损伤模式及剩余强度分析

给出了两种加筋板广布疲劳损伤模式和两种加筋板广布疲劳损伤剩余强度判据，并用这两种判据对3种形式损伤的加筋板剩余强度进行了预测，预测结果和试验结果符合得很好。

结构初始广布疲劳损伤预计的新概率模型

本文提出了一种建立在概率疲劳分析基础上的预估结构初始广布损伤（多裂纹开裂过程）的新模型，并通过试验和分析结果的对比，说明了方法的工程可行性。

结构初始广布疲劳损伤发生预估的概率模型

提出了一种建立在概率疲劳分析基础上的预估结构初始广布疲劳损伤发生的概率模型并推导出相应的计算公式；形成了既有理论根据、又简便的计算方法；说明了方法的适用范围；并通过算例说明了方法的可行性。

结构初始广布疲劳损伤预计的概率模型研究

由串联系统的概率模型导出一种预计结构初始广布疲劳损伤的概率模型，此模型是由单细节结构的疲劳寿命预测多细节结构在相同应力水平下产生多裂纹时的寿命。设计两种具有不同细节数的试验件，在随机谱和常幅谱作用下完成疲劳试验（m个细节开裂时的寿命）。单细节结构的寿命分别用疲劳额定值（DFR）法和试验第一条裂纹出现的寿命计算得到，然后用预计广布疲劳损伤发生的概率模型计算m个细节产生裂纹时的寿命，与试验结果比较，验证该模型的可靠性。

飞机结构广布疲劳损伤的研究进展

老龄飞机结构的广布疲劳损伤（WFD）严重危害结构的完整性，成为近几年保证飞机结构完整性的研究热点之一。传统的损伤容限分析对广布疲劳损伤结构不适用，含WFD结构中多个裂纹之间的相互作用使得结构的损伤容限评估复杂化。介绍了国内外老龄飞机结构广布疲劳损伤研究的进展情况，包括应力强度因子、剩余强度、裂纹扩展以及裂纹形成的研究，展望了进一步研究的方向。

老龄飞机广布疲劳问题的研究进展

广布疲劳损伤(WFD)是老龄飞机结构中存在的一种损伤,直接影响到飞机的安全性和可靠性。它的特征是飞机的多个部位存在疲劳裂纹损伤或构件上同时存在多个疲劳裂纹损伤。这些裂纹一旦发生聚合和连通,结构剩余强度就会急剧降低,从而发生灾难性的事故。由于WFD的复杂性,很难采用传统的单裂纹线弹性断裂力学理论进行分析和研究。在WFD的建模、应力强度因子的求解、疲劳寿命的评估等方面,介绍了老龄飞机广布疲劳损伤的研究现状和基本方法,并提出了一些当前需要解决的问题。