一种飞机机翼结构断裂可靠性的计算方法与流程

1.本技术属于飞机疲劳强度校核，特别涉及一种飞机机翼结构断裂可靠性计算方法。


背景技术：

2.为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种飞机机翼结构断裂可靠性计算方法。
3.机翼结构是飞机的主要结构，飞机的空中载荷主要由机翼结构承担，一旦出现结构问题，会导致灾难性后果，因此机翼结构的主要结构均为损伤容限关键部位。而以往飞机机翼结构的损伤容限分析，也通常是以关键部位开展工作。
4.通常是根据结构的应力水平、设计经验等原则，直接确定机翼结构的损伤容限关键部位，针对这些部位按照损伤容限分析理论进行裂纹扩展分析和剩余强度分析，给出关键部位的首翻期和检修间隔，当所有部位的首翻期和检修间隔都满足要求，则认为机翼结构的损伤容限设计满足要求，因此执行的是事实上的最小原则。
5.但实际飞机飞行使用中，某飞机机翼结构出现问题时，通常是基于使用经验、关键部位的重要程度、结构传力情况等因素，给出不同的处理意见，包括是否飞行的决策意见，更换或维修方案、后续检查间隔及手段等，因此可以认为使用阶段，结构断裂情况的评价执行地并不是设计阶段的最小原则，而是总体评估分级处理的原则。
6.这种设计和使用阶段的判断原则矛盾的问题，主要是由于没有从将飞机机翼结构作为一个整体，评估结构的损伤容限性能或者断裂可靠性，因此急需一种方法解决这个问题，使得能够更科学地评价飞机机翼结构的整体性能，进而制定对应的飞行、检修及维护计划


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本技术提供了一种飞机机翼结构断裂可靠性计算方法，所述方法包括：
8.步骤s1：根据飞机机翼的结构参数的大小，将机翼结构分为由高到低的多个层级；
9.步骤s2：根据结构载荷传递特征，将每个所述层级的结构分为多个结构类别。
10.步骤s3：基于所述结构类别，确定每层级的结构断裂可靠性算法；
11.步骤s4：获取最低层级的裂纹扩展的分析结果；
12.步骤s5：依据裂纹扩展的分析结果和结构断裂可靠性算法，确定整个机翼结构的断裂可靠性。
13.优选的是，所述多个层级包括第一个层级、第二个层级与第三个层级，所述第一个层级组成机翼结构的主要关键结构；所述第二个层级组成机翼主要关键结构的结构件；所述第三个层级组成所述结构件的断裂关键部位。
14.优选的是，所述结构类别包括：相似或不相似单传力结构，相似或不相似非独立多
传力结构，相似或不相似独立多传力结构。
15.优选的是，所述结构断裂可靠性算法包括：包括串联结构断裂可靠性算法、并联结构断裂可靠性算法、k/n系统断裂可靠性算法。
16.优选的是，步骤s4所述获取最低层级的裂纹扩展的分析结果，具体获取方法包括：基于walker公式，对最低层级的裂纹扩展进行分析，并获取裂纹扩展的分析结果。
17.优选的是，所述第一个层级包括：翼身连接接头结构，吊挂接头结构，机翼壁板结构，机翼翼梁结构、机翼翼肋结构和运动翼面悬挂及操纵接头结构。
18.优选的是，第一层级的结构的载荷传递特征为不相似的单传力结构。
19.优选的是，所述结构断裂可靠性算法具体包括：当结构类型为相似或不相似的单传力结构时，所述结构断裂可靠性算法为串联结构的断裂可靠性算法；当结构类型为相似或不相似的独立多传力结构时，所述结构断裂可靠性算法为并联结构的断裂可靠性算法；当结构类型为相似或不相似的非独立多传力结构时，所述结构断裂可靠性算法为k/n结构的断裂可靠性算法。
20.优选的是，步骤s5所述的确定整个机翼结构的断裂可靠性，具体确定方法包括：
21.第一步，根据各疲劳关键部位的裂纹扩展寿命，计算第三层级关键部位对应的第二层级结构件的裂纹扩展寿命和断裂可靠性，该阶段计算均采用串联结构的断裂可靠性算法；
22.第一步，根据第二层级各结构件的断裂可靠性，按照结构层级关系对应的结构断裂可靠性算法，计算第一层级结构的断裂可靠性；
23.第一步，根据第一层级各关键结构的断裂可靠性，按照串联结构的断裂可靠性算法，确定整个机翼结构的断裂可靠性
24.本技术的优点包括：本技术将飞机分为多个层级，对每个层级分类分析，能够获得最贴近飞机机翼结构断裂可靠性结果，保证了飞机飞行的安全与可靠。
附图说明
25.图1是飞机机翼结构层级示意图；
26.图2是机翼结构断裂可靠度随飞行时间变化图。
具体实施方式
27.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
28.如图1至2所示，一种飞机机翼结构断裂可靠性计算方法，所述方法包括：
29.s1，根据飞机机翼结构参数，分析机翼结构层级关系，所描述的层级关系包括三个层级，第一个层级组成机翼结构的主要关键结构如翼身连接接头结构，机翼壁板结构等，第
二个层级组成机翼关键结构的结构件，如组成机翼壁板的外翼1#-5#上下壁板等，第三个层级组成结构件的断裂关键部位，如机翼壁板展向连接等；所述
30.s2，根据机翼结构层级关系，分析不同层级，，所描述的载荷传递特征包括相似/不相似单传力结构，相似/不相似非独立多传力结构，相似/不相似独立多传力结构；
31.s3，根据结构载荷传递特征，确定不同层级结构断裂可靠性算法，所描述的算法，包括串联结构、并联结构、k/n系统断裂可靠性算法；
32.s4，依据walker公式，完成第三层级断裂关键部位的裂纹扩展分析；
33.s5，依据裂纹扩展分析结果和断裂可靠性算法，完成不同层级结构断裂可靠性分析，确定整个机翼结构的断裂可靠性。
34.在一些可选实施方式中，s1所描述的层级关系
35.第一个层级组成机翼结构的主要关键结构如翼身连接接头结构，吊挂接头结构，机翼壁板结构，机翼翼梁结构、机翼翼肋结构和运动翼面悬挂及操纵接头结构等；
36.第二个层级组成机翼关键结构的结构件，针对第一个层级的每类结构进行分析，如针对第一个层级的机翼壁板结构，确定的第二层级包括机翼1-5#上壁板和机翼1#-5#下壁板；
37.第三个层级组成结构件的断裂关键部位，针对第二个层级的每类结构件分析断裂关键部位，如针对第二层级的机翼1#-5#下壁板，确定第三层级，包括如机翼各壁板间的展向连接，机翼壁板大开口等；
38.在一些可选实施方式中，s2中所描述的载荷传递特征
39.第一层级结构的载荷传递特征为不相似的单传力结构；
40.第二层级结构的载荷传递特征，需要按结构具体分析，如机翼1-5# 上壁板和机翼1#-5#下壁板的载荷传递特征为相似的独立多传力结构，翼身连接1-4#接头为相似的单传力结构，运动翼面1-n#悬挂接头结构为相似的非独立多传力结构；
41.第三层级结构的载荷传递关系，需要按断裂关键部位具体分析，如翼身连接1#接头的连接耳片和翼身接头扩散连接为不相似的单传力结构，机翼1#-5#下壁板的展向连接为相似的单传力结构，
42.在一些可选实施方式中，s3中，所描述的不同层级结构断裂可靠性算法
43.相似/不相似的单传力结构，按串联结构的断裂可靠性算法，在已知各部分的裂纹扩展寿命的基础上，结构的寿命t和可靠度r
串
(t)，按如下公式确定：
44.t＝min(t1,t2,
…
,tn),
[0045][0046]
相似/不相似的独立多传力结构，按并联结构的断裂可靠性算法，在已知各部分的裂纹扩展寿命的基础上，结构的寿命t和可靠度r
并
(t)，按如下公式确定：
[0047]
t＝max(t1,t2,
…
,tn)
[0048][0049]
相似/不相似的非独立多传力结构，按k/n结构的断裂可靠性算法，在已知各部分的裂纹扩展寿命的基础上，结构的寿命t和可靠度r
′
并
，按如下公式确定：
[0050]
t＝max(t1,t2,
…
,tk)
[0051][0052]
在一些可选实施方式中，s5中，所描述的不同层级结构断裂可靠性分析，确定整个机翼结构的断裂可靠性
[0053]
首先，根据各疲劳关键部位的裂纹扩展寿命，计算第三层级关键部位对应的第二层级结构件的裂纹扩展寿命和断裂可靠性，该阶段计算均采用串联结构的断裂可靠性算法；
[0054]
其次，根据第二层级各结构件的断裂可靠性，按照结构层级关系对应的结构断裂可靠性算法，计算第一层级结构的断裂可靠性；
[0055]
最后，根据第一层级各关键结构的断裂可靠性，按照串联结构的断裂可靠性算法，确定整个机翼结构的断裂可靠性。
[0056]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。