[发明专利]基于不确定性分析的原始疲劳质量评估方法

说明书

本发明提出了一种基于不确定性分析的原始疲劳质量评估方法，将耐久性试验获得的所有断口的当量初始缺陷尺寸不再分应力的高低，而是作为一个整体数据集进行原始疲劳质量评估，提高了数据样本容量，保证了分析结果的真实性，并简化了数据处理流程；通过EIFS‑TTCI数据转换公式，将得到的EIFS数据集转换为服从三参数Weibull分布的TTCI数据集，方便进行参数确定和检验；引入模糊理论，从数据中可以挖掘更多的不确定性信息，提高了累积失效概率的计算准确性；利用灰色系统理论估计TTCI分布的参数，更适用于子样较少的情况。本发明可提高样本容量、充分挖掘数据内含不确定性信息，简化分析流程，降低了计算工作量，更适合样本数量较少的情况，保证评估结果更真实、准确。

技术领域

本发明属于飞机结构耐久性设计领域，特别涉及一种基于不确定性分析的原始疲劳质量评估方法及装置。

背景技术

耐久性设计是指导飞机、汽车、船舶等结构设计的重要思想之一，常用的分析方法之一就是概率断裂力学分析(PFMA，Probabilistic Fracture Mechanics Analysis)方法。在进行耐久性分析时，需要获取材料与结构的原始疲劳质量(IFQ，Initial FatigueQuality)。而当量初始缺陷尺寸(EIFS，Equivalent Initial Flaw Size)分布作为原始疲劳质量模型的重要组成部分，用来描述材料结构的原始疲劳质量，也是概率断裂力学分析方法中的关键输入数据，直接影响着耐久性分析结果。

在进行耐久性分析时，耐久性分析的结果越准确，越有利于飞机结构设计，因此提高概率断裂力学分析方法中的关键输入数据即原始疲劳质量评估的准确性非常有必要。常用的概率断裂力学分析方法中常采用裂纹萌芽时间(TTCI，Time To Crack Initiation)拟合法获得材料与结构的原始疲劳质量数据，TTCI拟合法中将耐久性试验断口数据分为不同应力水平，并结合通用性条件假设进行优化处理，得到材料结构通用的原始疲劳质量数据。然而由于TTCI拟合法认为在同一应力水平下裂纹的扩展速率相同，忽略了裂纹扩展的随机性，使得原始疲劳质量评估结果不真实；同时，由于TTCI拟合法需要将断口数据分为不同的应力水平进行处理，从而各个应力水平下的断口数据较少，TTCI拟合法采用的秩估计求得TTCI的累积失效概率，不适用于这种样本容量较少的情况，计算的准确度有待提高；此外，采用拟合法确定TTCI分布的参数，也不适合样本容量较少的情况；最后，断口数据需要使用通用性条件假设，导致数据处理过程繁杂，易带来累积误差。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于不确定性分析的原始疲劳质量评估方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于不确定性分析的原始疲劳质量评估方法，包括

步骤1：获取多个断口的裂纹长度a与裂纹扩展时间t的数据对(a,t)；

通过耐久性试验获得多个断口，对多个所述断口分析获得裂纹长度与时间的数据对(a,t)；

步骤2：拟合各断口的裂纹扩展速率参数Q；

对获得的裂纹长度与裂纹扩展时间的数据对(a,t)按裂纹扩展模型进行拟合，获得断口上裂纹的裂纹扩展速率参数Q；

步骤3：通过反推得到各断口的当量初始缺陷尺寸a(0)构造EIFS数据集；

获得断口的裂纹扩展速率参数Q，根据采用的裂纹扩展速率模型计算出各断口的当量初始缺陷尺寸a(0)，并将所有应力水平下的当量初始缺陷尺寸a(0)构成一个EIFS数据集，采用EIFS-TTCI数据转换公式将EIFS数据集转换为一个服从三参数weibull分布的TTCI数据集；

步骤4：计算TTCI数据累积失效概率；