[发明专利]一种基于概率学理论的飞机复合材料结构检测间隔确定方法

说明书

本发明提供一种基于概率学理论的飞机复合材料结构检测间隔确定方法，需满足下列情况：即载荷具有“K.LL”水平，同时存在的漏检意外冲击损伤使结构强度降低到“K.LL”载荷水平的概率是及其不可能的，采用下面公式计算表述以上情况：概率_{载荷(K×LL)}×概率_{漏检损伤(K×LL)}≤10^‑9/fh。本发明弥补国内商用飞机复合材料结构损伤检测间隔确定方法的空白，旨在整个使用寿命期内保证结构完整性，在保证其能安全可靠前提下，采用概率分析方法，对结构意外损伤检查间隔确定方法进行全面研究，最终形成一套科学、完整、系统的检测间隔确定方法。

技术领域

本发明涉及一种基于概率学理论的飞机复合材料结构检测间隔确定方法。

背景技术

在民用航空设计领域，基于经济性及安全性特点，符合性证明要求：含有损伤的飞机结构失效是及其不可能，从而确保达到适航要求的安全级别。及时地以高概率进行意外损伤服役检查是民用飞机合格审定和连续适航的一个重要内容，同时，也是确保飞机在整个使用寿命期间安全性的关键。因此应编制针对复合材料结构，包括检测间隔、范围和方法在内的检测程序，并将其包含在维护计划中。对于飞机金属结构，检测间隔的确定，应确保损伤从初始可检尺寸扩展到所要求剩余强度对应的极限尺寸的时间范围内，能可靠地检出损伤。对于飞机复合材料结构，采用无扩展设计概念，并且把其检测间隔定为维护计划的一部分。一般符合性证明有三种方法：确定性、概率或者两者结合的半概率方法。飞机设计过程中，许多因素可以处理成确定性的或是单独的并且符合统计分析概率性事件。将所有因素处理成概率性的方法为概率方法；部分因素采用统计分布，其他因素使用确定性关系的方法为半概率方法。

目前，在金属结构中，损伤容限关心的主要问题通常是在损伤被检出以前的损伤扩展问题。因此，金属的很多研制试验将重点放在评定与缺陷和损伤相关的裂纹扩展速率，以及缺陷/损伤尺寸达到剩余强度临界值所需的时间。一般来说，金属的损伤扩展速率是不变的(确定性方法)，因此，在获得损伤扩展速率的试验数据后，该数据可用于许多不同构型的飞机结构。因此，只要预知飞机的应力历程，就能确定裂纹的检测间隔，并可靠地检出裂纹。与金属不同，碳纤维增强复合材料的S-N曲线比较平坦，而且这些损伤在飞机机翼/尾翼/机身使用载荷谱下不会扩展，因而通常不能用上述方法来确定检测间隔。因此，急需寻求一种可靠的检测间隔确定方法以综合考虑多种参数在意外损伤评定中的作用，以此保证及时准确地检测出损伤。

根据复合材料手册(原美军标)所述，国外对商用飞机复合材料结构意外损伤检测间隔确定方法研究较早，半概率简化方法也在一些国外型号复合材料结构的认证上应用，但是这种方法假设检出概率为1.0，设计过于保守，降低飞机经济性。由于复合材料在国内商用飞机应用起步较晚，并未研发出可以得到适航认定的复材结构检查间隔确定方法。

发明内容

本发明在现有的半概率简化方法基础上改进，并弥补其无法考虑检测方法的不足。本发明的目的是弥补国内商用飞机复合材料结构损伤检测间隔确定方法的空白，旨在整个使用寿命期内保证结构完整性，在保证其能安全可靠前提下，采用概率分析方法，对结构意外损伤检查间隔确定方法进行全面研究，最终形成一套科学、完整、系统的检测间隔确定方法。

飞机服役过程中，许多单独的因素，例如损伤威胁、损伤威胁带来的物理损伤、载荷的发生、循环载荷下的损伤扩展、带损伤结构的剩余强度、检测方法检测到具体损伤的能力和检测概率，每个因素都可处理成概率性的，并且其中一些因素服从统计分布。