一种计及飞行科目的飞机结构当量损伤评估算法

飞机使用寿命消耗通常采用机群寿命监控方法,但飞机结构实际使用寿命受实际飞行情况影响,不同飞行科目疲劳载荷谱的明显差异性导致疲劳损伤有所不同。为此,提出了一种计及飞行科目的飞机结构当量损伤评估算法,建立了考虑飞行科目的结构当量损伤计算模型。以某机队为例,对其一年内不同飞行科目的结构当量损伤进行实例研究,发现该型飞机不同飞行科目的当量损伤差异明显,相对于低过载飞行科目,高过载飞行科目对滤波阈值敏感度更低;基于该型飞机的不同飞行科目特征,分析选取合适的滤波阈值和采样率,在保证损伤计算误差小于1%的情况下,可有效缩减数据计算量50%以上。

基于应力和当量损伤系数的石油井架损伤识别

损伤是影响石油井架承载性能最重要的因素,为了准确诊断石油井架的损伤,提出了基于应力和当量损伤系数的识别法。首先,应用当量损伤系数作为判别损伤是否存在与程度大小的综合评价指标,建立了损伤刚度矩阵;其次,确定了应力与当量损伤系数之间的函数关系,推导了应力残差矩阵对当量损伤系数的灵敏度表达式;然后,构造了基于应力的目标函数,提出应用正算过程和优化方法反演识别当量损伤系数;最后,用该方法对某石油井架进行了损伤识别。结果表明:该方法能够准确地识别单损伤、两损伤和对称位置损伤。相对其他静力识别方法,计算工作量小,识别效率高。

当量损伤折算

对疫劳寿命估算或疲劳载荷谱编制中较常用到的当量损伤折算问题进行了分析讨论,明确指出在进行当量损伤折算时应符合疫劳强度规律或裂纹扩展规律,并导出了相应的常用当量损伤折算公式。最后提出了可供工程应用的简洁的通用当量损伤折算公式。

单机寿命监控当量损伤计算模型研究

本文研究了各种等损伤计算方法,推导了指数形式的等损伤计算公式对应的过载转换公式,并验证了与其他等损伤计算公式的关系。以典型飞机疲劳试验载荷谱为基础,结合各种等损伤计算公式,通过数值计算确定了基于重心过载和单机寿命监控的当量损伤计算公式及损伤指数。在此基础上,分析确定了单机寿命监控的采样率和滤波门槛值,为实施单机寿命监控提供技术支持。

基于频率和当量损伤系数的井架钢结构损伤识别

诊断井架钢结构损伤的位置和程度是保证其安全服役的关键技术。提出了仅基于测试精度高的低阶频率数据和体现综合损伤的当量损伤系数来识别井架钢结构损伤位置和程度的方法。首先应用两阶频率变化比和频率平方变化比识别损伤位置;其次,引入体现结构整体综合损伤和单元损伤的参数-当量损伤系数,推导了当量损伤系数与频率变化率之间的关系,应用优化方法识别单元当量损伤系数,从而确定损伤的程度;最后,仅利用前三阶的频率数据,对某型号井架钢结构进行了损伤位置和程度的识别。结果表明:该方法简单、易行、测试工作量小、识别效率高。该方法可用于其他大型结构的损伤诊断或健康监测。

基于当量应力损伤的飞机结构耐久性分析方法研究

针对飞机结构实际使用的载荷历程偏离耐久性评定试验载荷谱情况下的耐久性分析需求,建立了疲劳关键部位耐久性损伤程度的当量应力损伤计算方法,通过构建不同载荷谱下的结构耐久性损伤关系,得到了结构疲劳关键部位在不同载荷谱下的等效应力;结合耐久性分析的概率断裂力学方法,建立了一种基于当量应力损伤的耐久性分析方法。该方法已成功应用于某新型飞机疲劳关键部位的耐久性设计分析,具有重要的工程应用价值。

车轮踏面损伤程度的识别

本文研究了车轮踏面损伤对轨道的冲击压力与列车运行速度、轮载及踏面损伤程度的规律，提出了衡量车轮踏面损伤程度的新概念——踏面损伤当量。使轨道冲击压力实量数据与车轮踏面损伤程度有了量化关系，并建议把损伤程度分为四级。

在用聚乙烯燃气管道累计损伤评估研究

开展在用聚乙烯(PE)燃气管道累计损伤统计策略的研究,可为提高燃气管道安全管理水平提供依据和指引。

基于飞行科目统计分析的严重谱编制方法

我国飞机的疲劳试验绝大多数采用均值谱,具有疲劳周期较长的缺陷,若采用载荷严重谱则可以大大缩短试验时间。为满足全机试验疲劳寿命评估的需要,响应国内外飞机强度规范的要求,以国内某教练机的起落数据为基础,将任务分析法与统计思想相结合,建立基于飞行科目统计分析的严重谱编制方法,整理和完善编谱流程,编制得到各飞行科目包含加权中值载荷谱,一倍标准差谱,两倍标准差谱,90%存活概率95%置信度的严重谱,以及所有科目的总严重谱。通过K-S检验方法验证了载荷损伤分布的合理性,并根据当量损伤计算的统计结果给出严重谱代表起落的选取方法。结果表明:此严重谱编制方法合理有效,得到的编谱结果符合严重谱特征,选出的代表起落能够代表各飞行科目不同严重程度的使用情况。

试验场整车结构耐久性评价等效方法研究

为制定国内某试验场耐久性规范,以已经生效的国外试验场规范作为目标,依据线性损伤累积理论得出两试验场的损伤,采用等相对损伤关联法建立试验场间损伤等效模型。利用多目标遗传算法求解,合理设置约束条件,求解并挑选出损伤拟合度最好情况下的各路况循环次数。从损伤、幅值域、频域方面验证解的有效度,最终制定该试验场耐久性规范,其总里程为4000 km,测试时间为目标规范的20%。试验结果证明,新规范下的汽车试验,能有效凸显汽车故障成分,缩短整车开发周期。

运输类飞机疲劳寿命分析的一种新方法

为了使DFR法能够适用于一般运输类飞机的疲劳分析,对DFR法进行了改进。从飞机各典型飞行任务剖面的使用比例(飞行次数比例)导出其在整个寿命期内所占的损伤比例,进而获得了当量剖面的损伤;然后再以当量剖面的损伤为基准,计算地-空-地(G-A-G)损伤比,再导出当量地-空-地循环数,最后确定出地-空-地循环许用应力和疲劳裕度。改进后的DFR法已应用于实际的工程设计。

平均应力修正法在汽轮发电机组轴系应力计算中的应用

分析了寿命当量法和损伤当量法修正平均应力效应的机理,给出了损伤当量法的平均应力修正公式。以低-发联轴器材料26Cr2Ni4MoV钢为例,利用有限元法(ANSYS软件)计算了变幅和等幅非对称扭应力载荷下危险截面的疲劳损伤情况。结果表明,在计算恒幅非对称循环载荷下疲劳寿命损伤时,2种方法计算精度相差无几;在计算复杂载荷下疲劳寿命损伤时,用平均应力效应的损伤当量法能显著提高疲劳寿命估算精度。

载荷状态模拟和损伤当量相结合的疲劳试验载荷谱的编制方法

探讨了一种戴荷模拟和损伤当量相结疲劳试验载荷谱的编制方法，重点研究了以损伤当量化为依据的载荷和载荷状态简化的过程。

钢板弹簧疲劳开裂问题分析与优化

某轻卡在四立柱振动台架上进行整车道路耐久模拟试验,在试验过程中出现后悬架副板簧疲劳开裂的问题,通过CAE方法对板簧总成进行非线性仿真分析,针对板簧薄弱区域进行优化改进。然后基于板簧总成等幅疲劳损伤与变幅疲劳损伤当量关系,对板簧疲劳仿真模型采用等幅循环加载,计算优化后的板簧总成与原板簧总成相对疲劳寿命比值,确保优化后的板簧能够满足整车四立柱台架耐久目标要求。最后将优化后的板簧总成搭载在整车上进行四立柱台架验证,满足了耐久目标要求。

用谱载试验确定DFR及其应用

根据疲劳损伤当量原理建立了用谱载试验确定结构细节的DFR方法。以实例给出了谱载的DFR的几种应用途径，预测结果和试验结果比较吻合。