飞机结构基体日历安全寿命的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种飞机结构基体日历安全寿命的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：选取研究对象、设计制造结构基体模拟试验件；编制结构局部基体环境谱和结构载荷谱；确定受载结构(腐蚀疲劳关键件、应力腐蚀关键件)的基体日历安全寿命；确定不受载结构的基体日历安全寿命。本发明专利技术的有益之处在于：使用本发明专利技术的方法可以确定飞机结构基体日历安全寿命，进而可以确定飞机结构防护体系失效后结构基体的安全使用年限，对保证飞机结构的使用安全具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于飞机结构定寿技术 领域。
技术介绍
飞机的寿命是指飞机在正常服役状态下从投入使用到退役停飞的使用期限，一般 指飞机机体的结构寿命，有两个主要指标；一是考虑飞行交变载荷对结构影响的疲劳寿命， W飞行小时数或起落次数表征；二是考虑环境腐蚀对结构影响的日历寿命，W使用年限表 征。在飞机结构定寿时，无论是疲劳寿命还是日历寿命，均包括对应的首翻期、大修间隔和 总寿命，并应给出相应的修理大纲。在现有的寿命管理手段中，当飞机的当量飞行小时数、 起落次数和使用年限H个指标中的任一指标达到飞机定寿时的规定值，都意味着飞机结构 达到使用限制而到寿。 飞机结构基体是飞机结构去除表面防护体系后的剩余部分，一般起着保持结构形 状和承力的作用，是飞机结构发挥其功能的主要部分，也是影响飞机结构安全的重要部分。 飞机结构基体的日历寿命是飞机结构日历寿命的重要组成部分，对保证飞机结构的安全具 有重要意义。 现有的确定结构基体日历寿命的方法主要W经验法和试验法为主。 [000引 （1)经验法 主要是依据长期使用经验，与相近机型进行类比、采用部分飞机领先飞行实践和 通过结构大修检查，确定日历总寿命和翻修周期。在飞机日历寿命的确定过程中，包括了结 构基体日历寿命的确定。采用经验法进行结构结构基体日历寿命评定，与评价者本身经验 有关，尚没有完整的理论支撑。 似试验法 通过编制飞机结构的等效加速环境谱和载荷谱，开展结构基体模拟件在实验室条 件下的加速腐蚀试验或腐蚀疲劳试验，探明基体在等效加速环境谱和载荷谱下的损伤规 律。此方法在结构基体失效判据的判定，W及如何根据试验结果确定飞机实际结构基体的 日历寿命等问题上一般也是由经验给出的，没有系统的方法支撑。 然而，现阶段对飞机结构基体腐蚀问题的研究，不存在可靠性分析的过程，由其给 出的日历寿命指的是结构失效时的寿命，而不是满足一定可靠度与置信水平要求的安全限 制值。实际上，相同类型结构基体的腐蚀失效时间具有分散性，其日历寿命服从一定的概率 分布规律。如果在一个机群中的部分结构实际失效时间比确定的日历寿命短，则可能因为 维修不及时造成飞机结构基体的损伤，威胁飞行安全。因此，对于飞机结构基体的日历寿 命，也应该贯彻可靠性设计思想。 为此，本专利技术提出了飞机结构基体日历安全寿命的概念，并建立了飞机结构基体 日历安全寿命的确定方法，旨在为飞机结构的定寿提供技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，为合理确定 飞机结构基体的日历寿命，安全地使用飞机结构提供理论和方法支持。 为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案： 一种，其特征在于，包括W下步骤： 步骤1 ;选取研究对象、设计制造结构基体模拟试验件； 步骤2 ;编制结构局部基体环境谱和结构载荷谱； 步骤3 ;确定飞机结构的基体日历安全寿命 对于受载结构中的腐蚀疲劳关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下： (1)确定飞机整体的疲劳安全寿命； (2)将试验件分为若干组，每组试验件在加速环境谱下经历不同的预腐蚀周期； (3)预腐蚀后，在编制的载荷谱下进行疲劳试验至断裂； (4)在选定的可靠度与置信水平下，计算每组预腐蚀疲劳试验件的安全寿命； (5)将每组试验件的预腐蚀疲劳安全寿命进行拟合，拟合出一条预腐蚀周期对疲 劳安全寿命的影响曲线； (6)计算结构基体在防护体系失效后的剩余损伤度； (7)在预腐蚀周期对疲劳安全寿命的影响曲线上确定与飞机的剩余飞行小时数或 飞机的使用计划对应的点，从而确定结构基体在其对应飞行强度下或在其使用计划下的年 损伤度，将剩余损伤度除W年损伤度即得到腐蚀疲劳关键件的日历安全寿命； 对于受载结构中的应力腐蚀关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下： (1)确定结构中最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向； (2)将试验件分为若干组，根据最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向，对不同 组的试验件预置不同长度的初始裂纹； [002引 （3)开展各组试验件的应力腐蚀试验； (4)确定应力腐蚀裂纹的扩展规律及临界断裂长度； (5)求得给定可靠度与置信水平下的分散系数； (6)将应力腐蚀裂纹扩展时间除W分散系数即得到应力腐蚀关键件的日历安全寿 命； 对于不受载结构，确定其基体日历安全寿命的步骤如下： (1)确定不受载结构的功能失效的判据； (2)进行试验件的腐蚀试验，每隔一段时间取出部分试验件并测量试验件的最大 腐蚀深度，得到在此腐蚀周期下满足给定可靠度与置信水平要求的基体最大腐蚀深度； (3)将不同腐蚀周期下满足给定可靠度与置信水平要求的基体最大腐蚀深度进行 综合分析，获得结构达到失效判据时的腐蚀周期，前述腐蚀周期即不受载结构的基体日历 安全寿命。 前述的，其特征在于，在步骤1中，前述结 构基体模拟试验件根据研究对象的腐蚀失效形式进行设计与制造。 前述的，其特征在于，在步骤2中，编制结 构局部基体环境谱的过程如下： (2a)对飞机的实际服役环境进行实测，确定飞机的外部环境特征； (2b)建立所要研究结构所在的局部环境与外部环境的关系模型； (2c)根据所确定的飞机结构局部环境特征，编制结构局部基体环境谱。 前述的，其特征在于，在步骤2中，根据飞 机结构的飞行实测载荷编制结构载荷谱。 前述的，其特征在于，在步骤4中，前述不 受载结构为完全不受载结构，完全不受载结构功能失效的判据为：结构发生穿透性腐蚀，或 者腐蚀产物发生剥落而影响到其他部位功能的发挥。 前述的，其特征在于，在步骤4中，前述不 受载结构为非完全不受载结构，非完全不受载结构功能失效的判据为：非完全不受载结构 允许的最大腐蚀深度。 本专利技术的有益之处在于： 1、本专利技术给出的，可W用于飞机结构防护 体系失效后确定结构基体的安全使用年限，对保证飞机结构的使用安全具有重要意义； 2、飞机结构基体日历安全寿命是确定飞机结构整体日历安全寿命的基础，本专利技术 对确定飞机结构整体日历安全寿命，并进而确定飞机全机的日历安全寿命具有重要意义， 对提升飞机结构寿命的管理水平具有重要意义。 【附图说明】 图1是本专利技术确定飞机结构基体日历安全寿命的流程图； 图2是某型飞机隔框基体模拟试验件的结构示意图。 【具体实施方式】 首先，介绍飞机结构基体日历安全寿命的概念。 飞机结构的基体日历安全寿命，是指在没有表面防护体系的保护作用下，按照安 全寿命设计准则所确定的飞机结构基体能够完成其使用功能的日历使用时间，也就是通过 可靠性分析所获得的飞机结构基体具有极低腐蚀失效概率的日历寿命限制。 结构基体的日历安全寿命，与结构基体所选用的材料与加工工艺、结构形式及抗 疲劳设计水平、飞机的使用环境与服役历程、结构所处部位、结构受载情况、可靠度与置信 水平等参数有关。结构基体发生腐蚀的形式可能包括接触腐蚀、点蚀、剥蚀、应力腐蚀开裂、 腐蚀疲劳裂纹等等，具体需要根据材料类型、结构形式和结构受载情况进行分析。为了保证 结构基体的安全可靠，要根据结构基体的腐蚀形式W及结构基体在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞机结构基体日历安全寿命的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取研究对象、设计制造结构基体模拟试验件；步骤2：编制结构局部基体环境谱和结构载荷谱；步骤3：确定飞机结构的基体日历安全寿命对于受载结构中的腐蚀疲劳关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下：(1)确定飞机整体的疲劳安全寿命；(2)将试验件分为若干组，每组试验件在加速环境谱下经历不同的预腐蚀周期；(3)预腐蚀后，在编制的载荷谱下进行疲劳试验至断裂；(4)在选定的可靠度与置信水平下，计算每组预腐蚀疲劳试验件的安全寿命；(5)将每组试验件的预腐蚀疲劳安全寿命进行拟合，拟合出一条预腐蚀周期对疲劳安全寿命的影响曲线；(6)计算结构基体在防护体系失效后的剩余损伤度；(7)在预腐蚀周期对疲劳安全寿命的影响曲线上确定与飞机的剩余飞行小时数或飞机的使用计划对应的点，从而确定结构基体在其对应飞行强度下或在其使用计划下的年损伤度，将剩余损伤度除以年损伤度即得到腐蚀疲劳关键件的日历安全寿命；对于受载结构中的应力腐蚀关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下：(1)确定结构中最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向；(2)将试验件分为若干组，根据最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向，对不同组的试验件预置不同长度的初始裂纹；(3)开展各组试验件的应力腐蚀试验；(4)确定应力腐蚀裂纹的扩展规律及临界断裂长度；(5)求得给定可靠度与置信水平下的分散系数；(6)将应力腐蚀裂纹扩展时间除以分散系数即得到应力腐蚀关键件的日历安全寿命；对于不受载结构，确定其基体日历安全寿命的步骤如下：(1)确定不受载结构的功能失效的判据；(2)进行试验件的腐蚀试验，每隔一段时间取出部分试验件并测量试验件的最大腐蚀深度，得到在此腐蚀周期下满足给定可靠度与置信水平要求的基体最大腐蚀深度；(3)将不同腐蚀周期下满足给定可靠度与置信水平要求的基体最大腐蚀深度进行综合分析，获得结构达到失效判据时的腐蚀周期，所述腐蚀周期即不受载结构的基体日历安全寿命。...

【技术特征摘要】
1. 飞机结构基体日历安全寿命的确定方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :选取研究对象、设计制造结构基体模拟试验件； 步骤2 :编制结构局部基体环境谱和结构载荷谱； 步骤3 :确定飞机结构的基体日历安全寿命 对于受载结构中的腐蚀疲劳关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下： (1) 确定飞机整体的疲劳安全寿命； (2) 将试验件分为若干组，每组试验件在加速环境谱下经历不同的预腐蚀周期； (3) 预腐蚀后，在编制的载荷谱下进行疲劳试验至断裂； (4) 在选定的可靠度与置信水平下，计算每组预腐蚀疲劳试验件的安全寿命； (5) 将每组试验件的预腐蚀疲劳安全寿命进行拟合，拟合出一条预腐蚀周期对疲劳安 全寿命的影响曲线； (6) 计算结构基体在防护体系失效后的剩余损伤度； (7) 在预腐蚀周期对疲劳安全寿命的影响曲线上确定与飞机的剩余飞行小时数或飞机 的使用计划对应的点，从而确定结构基体在其对应飞行强度下或在其使用计划下的年损伤 度，将剩余损伤度除以年损伤度即得到腐蚀疲劳关键件的日历安全寿命； 对于受载结构中的应力腐蚀关键件，确定其基体日历安全寿命的步骤如下： (1) 确定结构中最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向； (2) 将试验件分为若干组，根据最易产生应力腐蚀开裂的部位及裂纹方向，对不同组的 试验件预置不同长度的初始裂纹； (3) 开展各组试验件的应力腐蚀试验； (4) 确定应力腐蚀裂纹的扩展规律及临界断裂长度； (5) 求得给定可靠度与置信水平下的分散系数； (6) 将应力腐蚀裂纹扩展时间除以分散系数即得到应力腐蚀关键件的日历安全寿命； 对于不受载结构，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宇廷，张腾，李晓虹，崔荣洪，李昌范，伍黎明，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