确定飞机结构WFD平均行为的寿命升降法

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1、2016年1月北京航空航天大学学报January2016第42卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．42No。1http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0056确定飞机结构WFD平均行为的寿命升降法张健萍1，时新红1，张建宇1，2’，郑晓玲1'3(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083；2．重庆大学航空航天学院，重庆4000443．中国商飞北京民用飞机技术研究中心，北京102211)摘

2、要：广布疲劳损伤(WFD)问题严重威胁飞机结构的完整性和安全性，为确定支持飞机结构广布疲劳损伤评定和维修大纲的有效性限制，需要先确定飞机结构的广布疲劳损伤平均行为。以疲劳应用统计学中强度升降法的理论为基础，提出了确定飞机结构广布疲劳损伤平均行为的寿命升降法，在不同寿命级上进行疲劳试验，继而进行剩余强度试验，判断剩余强度是否满足要求，当相邻2个寿命级上出现相反结果时，取2个寿命均值为正好满足剩余强度的寿命，重复试验并统计分析得到广布疲劳损伤平均行为。以5细节多部位损伤结构为例，采用提出的寿命升降法，测得了其在指定载荷条件和剩余强度下的广布疲劳损伤平均行为。提出的寿命升降法以疲劳可靠性为理论基础

3、，不依赖于结构的具体形式和受载情况，对多部位损伤和多元件损伤结构均适用。关键词：广布疲劳损伤平均行为；多部位损伤；剩余强度；疲劳统计；升降法中图分类号：V221+．6；0342文献标识码：A文章编号：1001．5965(2016)01-0147-05自1988年Aloha航空事故⋯以来，广布疲劳损伤(WidespreadFatigueDamage，WFD)问题引起了学术界和航空界的广泛关注。WFD是指多个相似或相同细节中同时出现尺寸和密度足够的裂纹，使结构的剩余强度不再满足美国联邦航空条例§25．571(b)的要求¨1。WFD包括2类情况：一类是发生于一个大的结构单元如蒙皮连接处的铆钉连线，

4、这类被称为多部位损伤(MultipleSiteDamage，MSD)；另一类是发生于多元件结构，如相邻的框架或纵梁，称为多元件损伤(MultipleElementDamage，MED)。MSD和MED的初始裂纹通常都太小以至于在常规检查手段下难以被发现，在没有干预的情况下，这些裂纹将扩展并最终危害到飞机的结构完整性。因此，研究和阻止WFD的发生成为了学术界和航空界的热点"⋯。美国联邦航空管理局针对WFD问题发布了一系列规定和咨询通告⋯0

5、，要求飞机设计认可持有人确定支持飞机结构WFD评定和维修大纲的有效性限制(LimitofValidity，LOV)，保证运输类飞机，尤其是老龄飞机的持续适航

6、能力。国内外针对WFD的相关规定进行了深入的分析和解读⋯‘131，并就LOV的确定方法展开了研究和讨论。对于飞机的每个敏感结构都进行WFD评定以确定其WFD平均行为(WFDaveragebehavior，WFD⋯)是确定LOV的基础。目前确定WFD⋯的方法以分析手段为主。詹福宇等¨41提出了一种结合概率性和确定性理论来确定WFD。。的工程方法；空客公司利用Monte—Carlo方法模拟裂纹萌生，结合累计损伤理论和裂纹扩展分析确定WFD。。而在试验确定WFD。方面尚无相关的文献，研究者们正对此开展研究。本文结合疲劳应用统计中的强度升降法，提收稿日期：2015-01-27；录用日期：2015-0

7、3—13；网络出版时间：2015-06·1117：38网络出版地址：WWW，enki．net／kems／detail／11．2625．V．20150611．1738．002．html}通讯作者：Tel．：010-82338663E—mail：jyzhang@buaa．edu．CO引用格式：张健弹。时新红，张建字，等．确定飞机结构WFD平均行为的寿命升路法fJJ．北京航空航天大学学按，2016，42(J)：147．151．ZHANGJP，SHIXH，ZHANGJY，eta1．LifeupanddownmethodfordeterminingWFDaveragebehaviorofaircraf

8、tstroetufesrJJ．JournalofBeoingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42fJ)：147—151(inChinese)．148北京航空航天大学学报2016年出了确定给定剩余强度的疲劳寿命的寿命升降法，用以确定WFD敏感结构的WFD。。并以5细节MSD结构为例，通过提出的寿命升降法确定了该结构在一定载荷状态下的WFD⋯。本文为确定WF