[发明专利]基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法有效

专利信息
申请号: 201410197748.5 申请日: 2014-05-12
公开(公告)号: CN103984858B 公开(公告)日: 2017-02-22
发明(设计)人: 何宇廷;高潮;崔荣洪;杜金强;安涛 申请(专利权)人: 中国人民解放军空军工程大学
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00
代理公司: 北京世誉鑫诚专利代理事务所(普通合伙)11368 代理人: 郭官厚
地址: 710071 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要: 发明公开了一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法,其特征在于步骤如下1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定;2)、确定疲劳分散系数;3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命。本发明为延长飞机结构服役使用寿命、保证飞机安全飞行提供一套理论方法,基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法是在确定飞机结构疲劳安全寿命时将飞机结构检查修理信息纳入考虑。
搜索关键词: 基于 检查 修理 次数 飞机 结构 疲劳 安全 寿命 确定 方法
【主权项】:
一种基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命确定方法,其特征在于:步骤如下:1)、飞机结构疲劳中值寿命的确定;2)、确定疲劳分散系数;3)、基于检查修理次数的飞机结构疲劳安全寿命;步骤1)中,根据新机全机疲劳试验结果确定疲劳中值寿命[N50];由对数正态分布可以得知:选取1架飞机进行全机疲劳试验,所以疲劳中值寿命[N50]就是新机全机疲劳试验结果;由双参数威布尔分布可以得知:选取1架飞机进行全机疲劳试验,而双参数威布尔的特征寿命参数的点估计为:η^=[1n(Σi=1nNim)]1m]]>其中n为试验件个数,m为曲线形状参数,Ni为第i件试验件疲劳寿命;可见,当试验件个数n为1时,双参数威布尔的特征寿命参数的点估计就是疲劳试验结果,所以疲劳中值寿命为:[N50]=η^(ln2)-1m]]>其中:m为曲线形状参数;步骤2)中,疲劳寿命服从对数正态分布时的分布函数:F(x)=12πσ0∫0xe-(lgt-μ)22σ02dt=Φ(lgt-μσ0)]]>其中:x为疲劳寿命;μ为对数正态分布数学期望;σ0为对数正态分布标准差;则可靠度为:R(x0)=P(x>x0)=1‑F(x0)根据全机疲劳试验结果确定的不需要检查修理的初始安全寿命为当飞机服役使用寿命达到安全寿命时,对飞机结构进行检查修理,如果发现失效破坏的结构,对其进行更换或维修,并计算后续使用中在可靠度P与置信水平γ下的结构安全寿命,以此循环下去,这样就可以保证每两次检查修理之间疲劳寿命的可靠度都为P,则检查修理r‑1次后飞机结构的总安全寿命为而达到时的可靠度为:1-Φ(lgNpr-μσ0)=1-r(1-P)]]>由于μ的实际值未知,计算时需要代入估计值,因此耐久性安全寿命的计算需要引入置信水平;先对μ进行区间估计,用置信区间的下端点代替μ,从而求出对应一定置信水平和可靠度下的疲劳安全寿命;可知μ的置信下限为用μ的置信下限代替μ,可得:1-Φ(lgNpr-μσ0)=1-Φ(lgNpr-μ^+uγnσ0σ0)=1-r(1-P)]]>而疲劳中值寿命[N50]为:[N50]=10μ^]]>可得:Φ-1(1-(1-r)-rP)=lgNpr-lg[N50]+uγnσ0σ0]]>lgNpr-lg[N50]=σ0Φ-1(1-(1-r)-rP)-uγnσ0]]>lg[N50]Npr=uγnσ0-σ0Φ-1(1-(1-r)-rP)=[uγn-Φ-1(1-(1-r)-rP)]σ0]]>lg[N50]Npr=(uγn-urp+(1-r))σ0]]>即就是:Lfr=[N50]Npr=10(uγn-urp+(1-r))σ0]]>其中:r‑1为检查修理次数;为疲劳分散系数;σ0为对数正态分布标准差;uγ为标准正态分布累计函数值,由选用的置信水平确定;n为样本容量;疲劳寿命服从双参数威布尔分布时的分布函数:F(x)=1-e-(xη)m]]>其中:x为疲劳寿命;η为特征寿命参数;m为曲线形状参数;则可靠度为:R(x0)=P(x>x0)=1‑F(x0)根据全机疲劳试验结果确定的不需要检查修理的初始安全寿命为当飞机服役使用寿命达到安全寿命时,对飞机结构进行检查修理,如果发现失效破坏的结构,对其进行更换或维修,并计算后续使用中在可靠度P与置信水平γ下的结构安全寿命,以此循环下去,这样就可以保证每两次检查修理之间疲劳寿命的可靠度都为P,则检查修理r‑1次后飞机结构的总安全寿命为而达到时的可靠度为:1-(1-e-(Nprη)m)=1-r(1-P)]]>e-(Nprη)m=1-r(1-P)]]>从少量的试验数据得不到理论值η,η的估计值与理论值η相差较大,必须引入置信水平γ,取的置信下限代替η,即:P{η≥η^Sc}=γ]]>η=η^Sc]]>式中:Sc为置信系数,当m已知时,Sc可通过下式得到:∫0Scm·nnΓ(n)xmn-1·e-n·xmdx=γ]]>当置信水平为95%时,Sc可近似表达为:Sc=31m-1mlgn]]>可知η的置信下限为用η的置信下限代替η,可得:e-(Nprη^Sc)m=1-r(1-P)]]>-(Nprη^Sc)m=ln[1-r(1-P)]]]>Npr=η^(-ln[1-r(1-P)])1mSc]]>而疲劳中值寿命[N50]为:[N50]=η^(ln10.5)-1m]]>可得:Lfr=[N50]Npr=Sc·(-ln[1-r(1-P)]ln2)-1m]]>其中:r‑1为检查修理次数;为疲劳分散系数;m为曲线形状参数;SC为置信系数;P为可靠度。
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