[发明专利]一种基于打样疲劳载荷的直升机旋翼动部件优化方法

权利要求书

1.一种基于打样疲劳载荷的直升机旋翼动部件优化方法，其特征在于，包括：

基于直升机旋翼动部件的目标低疲劳寿命，得到目标低周疲劳寿命对应的低周打样等效动应力S_eq,low；考虑应力比效应，获得旋翼动部件低周最大应力σ_max,low，基于此对旋翼动部件危险截面进行优化，满足低周疲劳寿命指标要求，包括：

在指定的载荷状态、加载位置、传力路线和约束方式下，结合修正前的危险截面尺寸A及其对应的最大应力σ_max，根据式4确定旋翼动部件危险截面的优化尺寸：

按照式4的优化尺寸A_low,优化对旋翼动部件危险截面进行优化设计，可满足低周疲劳寿命指标要求；确定直升机结构疲劳寿命，计算直升机结构的目标高周疲劳寿命对应的高周打样疲劳极限T_∞,high；确定满足高周疲劳寿命要求的设计动载荷，并计算对应的高周打样等效动应力T_eq,high；基于旋翼动部件材料安全疲劳极限，确定满足条件的等效动应力σ_T,eq，使直升机旋翼动部件满足高周疲劳寿命的要求；优化旋翼动部件危险截面，满足高周疲劳寿命的设计要求，包括：

满足条件的等效动应力σ_T,eq对应的高周局部最大应力σ_max,high可以表示为：

其中，T_eq,high为高周打样等效动应力，R_0.2表示屈服极限，r为动静载荷比，r的表示方法如下：

式中，σ_s和σ_d为高周最大载荷(T_s,T_d)对应的结构局部静应力和动应力；

在指定的载荷状态、加载位置、传力路线和约束方式下，结合修正前的危险截面尺寸A及其对应的最大应力σ_max，由式9可以确定旋翼动部件危险截面的优化尺寸：

按照式11的优化尺寸A_high,优化对旋翼动部件危险截面进行优化，可以满足高周疲劳寿命的设计要求；

根据旋翼动部件危险截面的优化尺寸，考虑安全性进行局部优化设计，满足工程实际需要，包括：

危险截面按照下式进行优化：

A_优化≥max(A_low,优化，A_high,优化) 式12

按照式12对直升机旋翼动部件危险部位尺寸进行优化设计，以满足工程设计需要。

2.根据权利要求1所述的基于打样疲劳载荷的直升机旋翼动部件优化方法，其特征在于，所述基于直升机旋翼动部件的目标低疲劳寿命，得到目标低周疲劳寿命对应的低周打样等效动应力，包括：

记直升机旋翼动部件的目标低周疲劳寿命为l，则对应的寿命循环数N_low表示为：

N_low＝l·B 式1

式中，B为“地-空-地”低周载荷循环每小时出现的次数；

根据直升机结构低周寿命循环数N_low，采用疲劳性能全范围S-N曲线模型，目标低周疲劳寿命l对应的打样等效动应力S_eq为：

式中，S_∞和R_0.2为材料的疲劳极限和屈服极限，C为常数；S_q为通过点(10³,R_0.2)与S-N曲线相切的切点对应的疲劳载荷，A₀和A₁为切线的截距和斜率；

由式1和式2可以获得目标低周疲劳寿命l对应的低周打样等效动应力S_eq,low。

3.根据权利要求1所述的基于打样疲劳载荷的直升机旋翼动部件优化方法，其特征在于，所述考虑应力比效应，获得旋翼动部件低周最大应力，包括：

对低周打样等效动应力考虑应力比效应影响，采用修正模型进行修正，则目标低周疲劳寿命l对应的、旋翼动部件低周最大应力σ_max,low表示为：