《隨機譜下結構加速疲勞試驗的新方法研究》是依託北京航空航天大學，由賀小帆擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：隨機譜下結構加速疲勞試驗的新方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：賀小帆
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨機譜下結構疲勞試驗在結構壽命評定中具有舉足輕重的地位，現有疲勞試驗方法難以滿足研製周期的需求，必須尋求新的加速疲勞試驗方法以縮短試驗時間。以大型結構中最具代表性的軍用飛機結構為研究對象，通過對大量載荷-時間歷程數據的分析處理，建立載荷譜分散的描述方法和分析模型，採用數值模擬和疲勞分析確定載荷譜損傷分散特性，深入探討載荷譜分散對疲勞壽命的影響規律，建立綜合考慮結構特性分散和載荷譜分散的壽命可靠性分析方法；探討通過外推nz加重載荷譜損傷以加速疲勞試驗的可行性，研究不同嚴重程度的載荷譜對疲勞損傷的影響機理，建立加速疲勞試驗方法的選取準則，提出加速模型，獲取加速係數，編制加速試驗譜，進行飛機結構模擬試件的疲勞試驗驗證。提出隨機譜下結構加速疲勞試驗的新方法。
結題摘要
全尺寸疲勞試驗(FSFT)是飛機結構定壽的核心內容，對保證飛機結構的安全性和經濟性具有舉足輕重的作用。現代先進飛機的研製周期約10年-20年，但目前FSFT周期往往在5年以上，嚴重影響了飛機研製進度。為此，迫切需要建立一種加速疲勞試驗方法。本項目以此為背景，通過對載荷譜分散性、加速譜選取方法和加速載荷編制方法等方面的深入研究，提出了一種隨機譜下的加速疲勞試驗方法，該方法可縮短飛機結構FSFT周期30%以上，對保證飛機結構的研製周期具有十分重要的理論和實用價值。取得的研究成果如下： 首先，提出了基於過載-超越數曲線和載荷譜損傷描述載荷譜分散性的2類3種方法，全面建立了載荷譜分散性的多個隨機變數模型，依次為基於指定過載的超越數隨機變數模型、指定超越數的過載隨機變數模型和載荷譜損傷分散的隨機變數模型。深入探討了載荷譜損傷分散性描述方法，通過對國內外大量飛機過載-超越數曲線的統計分析，給出了指定過載下超越數可用對數常態分配描述，指定超越數下過載可用常態分配描述以及載荷譜損傷可用對數常態分配描述的結論。並進行了某型飛機5個單機譜下的成組疲勞試驗，驗證了機群載荷可採用對數常態分配描述的結論。其次，首次提出了加速譜選取原則及確定方法。明確指出機群壽命分散主要包括載荷譜分散和結構特性分散，建立了機群壽命分布的條件機率模型，推導得到了機群壽命分布特性表達式。建立加速譜的選取原則，給出了加速譜應滿足的具體要求，推導得到了加速譜嚴重程度表達式。結合目前關於飛機結構的可靠度要求和分散係數取值，給出了加速譜嚴重程度的計算結果。在此基礎上，構建了加速模型，給出了加速係數的表達式。最後，提出了基於過載-超越數曲線和代表起落法的加速譜編制方法。通過外推超越數或過載獲取加速譜過載-超越數包線，採用均值法編制加速譜；通過選取典型的代表起落，採用代表起落法編制加速譜。並結合典型的飛機型號，編製得到了加速譜和平均譜，進行了典型試片的成組疲勞試驗，試驗結果表明，加速譜的損傷是平均譜損傷的1.5-2.0倍，驗證了加速譜的加速效果。
