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《MSD结构的耐久性∕损伤容限综合分析方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第5卷第2期2014年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01.5No.2Mav2014文章编号:1674—8190(2014)02—159—06MSD结构的耐久性/损伤容限综合分析方法杜永恩,王生楠(西北工业大学航空学院,西安710072)摘要:为了同时满足飞机结构寿命和安全性的要求,提出一种耐久性/损伤容限综合分析方法,用以同时对多部位损伤(MSD)结构进行耐久性和损伤容限分析。耐久性分析时采用概率断裂力学方法结合串联可靠性模型,给出给定可靠度要求下的经济维修寿命估计;损伤容限分析中通过抽样模拟结果拟合参数得到剩余寿
2、命的概率分布函数,进而通过寿命干涉模型得到不同裂纹扩展寿命下的结构可靠度。结合工程实例并与现有方法进行对比分析,结果表明:该方法是合理的、有效的;实现了寿命分析和可靠度分析的有机结合,可用于对飞机MSD结构的综合设计和分析。关键词:MSD;耐久性;损伤容限;概率方法;综合分析方法中图分类号:V215;V214.5文献标识码:AComprehensiveAnalysisMethodonStructuralDurabilityandDamageToleranceforMultipleSiteDamage。susceptibleStructuresDuYongen,WangShengnan(S
3、choolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:Acomprehensiveprobabilisticanalysismethodonstructuraldurabilityanddamagetoleranceispresen—tedforMultipleSiteDamage-prone(MSD)structuretoanalyzetheflightstructureservicelifeandreliabilityinthesametime.Theprobabilisti
4、cfracturemechanicsmethodandaseriesreliabilitymodelareusedtogetthee—conomicservicelifeundergivenreliabilityrequirement.Monte-Carlosimulationsareconductedinconjunctionwithathree-parameterlognormalprobabilitydistributionfortheresiduallife.Thereliabilityofthestructureun—derdifferentcrackpropagationli
5、feisobtainedthroughlifeinterferencemodel.Thismethodimplementsthecombinationoflifeandreliabilityanalysis.ItispropitioustoanalysisandoptimizingthedesignofMSD-suscep—tiblestructures.Throughacomparisonoftheresultswiththoseyieldedbyothermethod,itisconcludedthattheproposedmethodiSreasonableandefficient
6、.Keywords:MSD;durability;damagetolerance;probabilisticmethod;comprehensiveanalysismethod0引言广布疲劳损伤是影响老龄飞机结构完整性的重要因素‘1。2
7、。在同一元件上同时存在多条疲劳裂纹的情况称为多部位损伤(MultipleSiteDamage,简称MSD),是导致广布疲劳损伤的重要源之一。大量实验表明:与单裂纹结构相比,多裂纹结构其收稿日期:2013—09—11;修回日期:2013—10—24通信作者:王生楠,wangshna@nwpu.edu.e12.裂纹间的相互影响会造成裂纹的扩展速率显著提高,而
8、且会导致剩余强度和临界裂纹尺寸的大幅降低[3。8],从而降低结构的损伤容限能力和使用寿命。对MSD的分析过程通常包括初始裂纹的确定、裂纹扩展分析和剩余强度计算。由于受材料参数、裂纹尺寸、方向、载荷等因素的影响,多裂纹结构的失效断裂表现出较大的分散性[9],使用概率方法分析其寿命及可靠性十分必要。通常对MSD结构进行寿命分析是通过裂纹萌生的SN曲线分别确定各部位的裂纹萌生寿命,然后通过裂纹扩展分析得到结构的全寿160航空工程进展第5卷
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