基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，其特征在于：步骤如下：1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定；2)、确定疲劳分散系数；3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命。本发明专利技术为延长飞机结构服役使用寿命、保证飞机安全飞行提供一套理论方法，基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法是在确定飞机结构疲劳安全寿命时将飞机结构检查修理信息纳入考虑。

【技术实现步骤摘要】
基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法
本专利技术飞机结构可靠性寿命技术研究领域，尤其涉及一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法。
技术介绍
现代飞机的造价十分昂贵，使得人们总想充分挖掘每架飞机的寿命潜力，让其尽量长期服役，即延长其服役使用寿命，从而获得显著经济效益。目前飞机上仍有一些关键结构按安全寿命设计准则确定结构的使用寿命，比如飞机起落架等。安全寿命是指飞机结构由于疲劳开裂，其强度降低到它的设计极限值的概率很小的一段时间所经历的飞行次数、起落次数或飞行小时数。利用试验疲劳寿命除以疲劳分散系数就可以得出飞机结构的安全寿命。安全寿命实际上就是具有极高可靠度与置信水平下的疲劳寿命，在此寿命内机队飞机结构失效的概率极低，也就是说结构是安全的。从理论上讲，根据上述方法所确定的疲劳安全寿命即就是在该寿命内结构失效概率极低且不需要检查修理就可以达到的疲劳寿命。当飞机结构服役寿命达到该安全寿命时，对结构进行检查修理，如果发现失效破坏的结构，对其进行更换或维修，则飞机可以继续服役飞行，而且在一段时间内仍然可以保持较高可靠度使飞机结构不发生破坏失效。只要采取相关检查修理措施，确保每个使用寿命内具有相同的高可靠度与置信水平，就相当于延长了飞机结构总的疲劳安全寿命。可见，对飞机结构进行适当的检查修理可以延长飞机结构服役使用寿命。然而，国内外目前还没有考虑检查修理信息的飞机结构疲劳安全寿命确定方法。为了在不影响飞行安全的情况下充分挖掘飞机的服役使用寿命潜力，需要一种考虑检查修理信息的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，以延长飞机结构服役使用寿命。
技术实现思路
为了进一步完善现有飞机结构疲劳安全寿命确定方法，本专利技术提出一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，以便为延长飞机结构服役使用寿命、保证飞机安全飞行提供一套理论方法。与现有的飞机结构疲劳安全寿命确定方法相比，基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法是在确定飞机结构疲劳安全寿命时将飞机结构检查修理信息纳入考虑。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，其特征在于：步骤如下：1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定；2)、确定疲劳分散系数；3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命。作为一种优化，步骤1)中，根据新机全机疲劳试验结果确定疲劳中值寿命[N50]；由对数正态分布可以得知：选取1架飞机进行全机疲劳试验，所以疲劳中值寿命[N50]就是新机全机疲劳试验结果；由双参数威布尔分布可以得知：选取1架飞机进行全机疲劳试验，而双参数威布尔的特征寿命参数的点估计为：其中n为试验件个数，m为曲线形状参数，Ni为第i件试验件疲劳寿命；可见，当试验件个数n为1时，双参数威布尔的特征寿命参数的点估计就是疲劳试验结果，所以疲劳中值寿命为：其中：m为曲线形状参数。作为一种优化，步骤2)中，疲劳寿命服从对数正态分布时的分布函数：其中：x为疲劳寿命；μ为对数正态分布数学期望；σ0为对数正态分布标准差；则可靠度为：R(x0)＝P(x>x0)＝1-F(x0)根据全机疲劳试验结果确定的不需要检查修理的初始安全寿命为当飞机服役使用寿命达到安全寿命时，对飞机结构进行检查修理，如果发现失效破坏的结构，对其进行更换或维修，并计算后续使用中在可靠度P与置信水平γ下的结构安全寿命，以此循环下去，这样就可以保证每两次检查修理之间疲劳寿命的可靠度都为P，则检查修理r-1次后飞机结构的总安全寿命为而达到时的可靠度为：由于μ的实际值未知，计算时需要代入估计值，因此耐久性安全寿命的计算需要引入置信度；先对μ进行区间估计，用置信区间的下端点代替μ，从而求出对应一定置信水平和可靠度下的疲劳安全寿命；可知μ的置信下限为用μ的置信下限代替μ，可得：而疲劳中值寿命[N50]为：可得：即就是：其中：r-1为检查修理次数；为疲劳分散系数；σ0为对数寿命标准差；up为标准正态分布累计函数值，由选用的可靠度确定；uγ为标准正态分布累计函数值，由选用的置信水平确定；n为样本容量；疲劳寿命服从双参数威布尔分布时的分布函数：其中：x为疲劳寿命；η为特征寿命参数；m为曲线形状参数；则可靠度为：R(x0)＝P(x>x0)＝1-F(x0)根据全机疲劳试验结果确定的不需要检查修理的初始安全寿命为当飞机服役使用寿命达到安全寿命时，对飞机结构进行检查修理，如果发现失效破坏的结构，对其进行更换或维修，并计算后续使用中在可靠度P与置信水平γ下的结构安全寿命，以此循环下去，这样就可以保证每两次检查修理之间疲劳寿命的可靠度都为P，则检查修理r-1次后飞机结构的总安全寿命为而达到时的可靠度为：从少量的试验数据得不到理论值η，η的估计值与理论值η相差较大，必须引入置信度γ，取的置信下限代替η，即：式中：Sc为置信系数。当m已知时，Sc可通过下式得到：当置信水平为95％时，Sc可近似表达为：可知η的置信下限为用η的置信下限代替η，可得：而疲劳中值寿命[N50]为：其中：r-1为检查修理次数；为疲劳分散系数；m为曲线形状参数；SC为置信系数；R为可靠度。作为一种优化，步骤3)中，根据步骤1)中确定的疲劳中值寿命[N50]与步骤2)中确定的疲劳分散系数计算经过r-1次检查修理后的飞机结构疲劳安全寿命不同分布下的疲劳安全寿命可能呈现下列形式：呈对数正态分布时的安全寿命：任意相邻检查修理时间的间隔为则检查修理间隔为：呈双参数威布尔分布时的安全寿命：任意相邻检查修理的间隔为则检查修理间隔为：本专利技术的方法也可用来确定其它类似设备结构疲劳安全寿命以及耐久性安全寿命，耐久性安全寿命是指由耐久性试验结果与疲劳分散系数给出的、并支持执行结构维修计划所得到的使用寿命，在此寿命内结构失效的概率极低且按照规定的维修计划可以进行检查维修，而基于检查修理次数的结构耐久性安全寿命确定方法中的检查修理是指达到每个耐久性安全寿命节点时所进行的检查修理，其中每个耐久性安全寿命的节点是根据本专利技术中的公式计算得出的。同时下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术一种实施例的对数正态分布函数图；图2为本专利技术一种实施例的双参数威布尔分布函数图；图3为本专利技术一种实施例的安全寿命与检查修理次数关系图；图4为本专利技术一种实施例的检查修理次数与检查修理间隔关系图。具体实施方式实施例：一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，具体步骤如下：步骤(1)：飞机结构疲劳中值寿命[N50]的确定根据新机全机疲劳试验结果确定疲劳中值寿命[N50]。对数正态分布：本领域技术人员已知，一般只选取1架飞机进行全机疲劳试验，所以疲劳中值寿命[N50]就是新机全机疲劳试验结果。双参数威布尔分布：本领域技术人员已知，一般只选取1架飞机进行全机疲劳试验，而双参数威布尔的特征寿命参数的点估计为：其中n为试验件个数，m为曲线形状参数，Ni为第i件试验件疲劳寿命。可见，当试验件个数n为1时，双参数威布尔的特征寿命参数的点估计就是疲劳试验结果，所以疲劳中值寿命为：其中：m为曲线形状参数。步骤(2)：确定疲劳分散系数①疲劳寿命服从对数正态分布时的分布函数：其中：x为疲劳寿命；μ为对数正态分布数学期望；σ0为对数正态分布标准差。则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，其特征在于：步骤如下：1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定；2)、确定疲劳分散系数；3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命。

【技术特征摘要】
1.一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法，其特征在于：步骤如下：1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定；2)、确定疲劳分散系数；3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命；步骤1)中，根据新机全机疲劳试验结果确定疲劳中值寿命[N50]；由对数正态分布可以得知：选取1架飞机进行全机疲劳试验，所以疲劳中值寿命[N50]就是新机全机疲劳试验结果；由双参数威布尔分布可以得知：选取1架飞机进行全机疲劳试验，而双参数威布尔的特征寿命参数的点估计为：其中n为试验件个数，m为曲线形状参数，Ni为第i件试验件疲劳寿命；可见，当试验件个数n为1时，双参数威布尔的特征寿命参数的点估计就是疲劳试验结果，所以疲劳中值寿命为：其中：m为曲线形状参数；步骤2)中，疲劳寿命服从对数正态分布时的分布函数：其中：x为疲劳寿命；μ为对数正态分布数学期望；σ0为对数正态分布标准差；则可靠度为：R(x0)＝P(x＞x0)＝1-F(x0)根据全机疲劳试验结果确定的不需要检查修理的初始安全寿命为当飞机服役使用寿命达到安全寿命时，对飞机结构进行检查修理，如果发现失效破坏的结构，对其进行更换或维修，并计算后续使用中在可靠度P与置信水平γ下的结构安全寿命，以此循环下去，这样就可以保证每两次检查修理之间疲劳寿命的可靠度都为P，则检查修理r-1次后飞机结构的总安全寿命为而达到时的可靠度为：由于μ的实际值未知，计算时需要代入估计值，因此耐久性安全寿命的计算需要引入置信水平；先对μ进行区间估计，用置信区间的下端点代替μ，从而求出对应一定置信水平和可靠度下的疲劳安全寿命；可知μ的置信下限为用μ的置信下限代替μ，可得：而疲劳中值寿命[N50]为：可得：即就是：其中：r-1为检查修理次数；为疲劳分散系数；σ0为对数正态分布标准差；uγ为标准正态分布累计函数值，由选用的置信水平确定；n为样本容量；疲劳寿命服从双参数威布尔分布时的分布函数：其中：x为疲劳寿命；η为特征寿命参数；m为曲线形状参数；则可靠度为：R(x0)＝P(x＞x0)...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宇廷，高潮，崔荣洪，杜金强，安涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61