[發明專利]一種基于概率學理論的飛機復合材料結構檢測間隔確定方法

在審

• 申請號: 201711391190.4
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108121870A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 鄭雙;賈大煒;支晗;劉可佳;朱照澤;柴寶
• 申請（專利權）人: 中航沈飛民用飛機有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 婁華

本發明提供一種基于概率學理論的飛機復合材料結構檢測間隔確定方法，需滿足下列情況：即載荷具有“K.LL”水平，同時存在的漏檢意外沖擊損傷使結構強度降低到“K.LL”載荷水平的概率是及其不可能的，采用下面公式計算表述以上情況：概率_{載荷(K×LL)}×概率_{漏檢損傷(K×LL)}≤10^?9/fh。本發明彌補國內商用飛機復合材料結構損傷檢測間隔確定方法的空白，旨在整個使用壽命期內保證結構完整性，在保證其能安全可靠前提下，采用概率分析方法，對結構意外損傷檢查間隔確定方法進行全面研究，最終形成一套科學、完整、系統的檢測間隔確定方法。

技術領域

本發明涉及一種基于概率學理論的飛機復合材料結構檢測間隔確定方法。

背景技術

在民用航空設計領域，基于經濟性及安全性特點，符合性證明要求：含有損傷的飛機結構失效是及其不可能，從而確保達到適航要求的安全級別。及時地以高概率進行意外損傷服役檢查是民用飛機合格審定和連續適航的一個重要內容，同時，也是確保飛機在整個使用壽命期間安全性的關鍵。因此應編制針對復合材料結構，包括檢測間隔、范圍和方法在內的檢測程序，并將其包含在維護計劃中。對于飛機金屬結構，檢測間隔的確定，應確保損傷從初始可檢尺寸擴展到所要求剩余強度對應的極限尺寸的時間范圍內，能可靠地檢出損傷。對于飛機復合材料結構，采用無擴展設計概念，并且把其檢測間隔定為維護計劃的一部分。一般符合性證明有三種方法：確定性、概率或者兩者結合的半概率方法。飛機設計過程中，許多因素可以處理成確定性的或是單獨的并且符合統計分析概率性事件。將所有因素處理成概率性的方法為概率方法；部分因素采用統計分布，其他因素使用確定性關系的方法為半概率方法。

目前，在金屬結構中，損傷容限關心的主要問題通常是在損傷被檢出以前的損傷擴展問題。因此，金屬的很多研制試驗將重點放在評定與缺陷和損傷相關的裂紋擴展速率，以及缺陷/損傷尺寸達到剩余強度臨界值所需的時間。一般來說，金屬的損傷擴展速率是不變的(確定性方法)，因此，在獲得損傷擴展速率的試驗數據后，該數據可用于許多不同構型的飛機結構。因此，只要預知飛機的應力歷程，就能確定裂紋的檢測間隔，并可靠地檢出裂紋。與金屬不同，碳纖維增強復合材料的S-N曲線比較平坦，而且這些損傷在飛機機翼/尾翼/機身使用載荷譜下不會擴展，因而通常不能用上述方法來確定檢測間隔。因此，急需尋求一種可靠的檢測間隔確定方法以綜合考慮多種參數在意外損傷評定中的作用，以此保證及時準確地檢測出損傷。

根據復合材料手冊(原美軍標)所述，國外對商用飛機復合材料結構意外損傷檢測間隔確定方法研究較早，半概率簡化方法也在一些國外型號復合材料結構的認證上應用，但是這種方法假設檢出概率為1.0，設計過于保守，降低飛機經濟性。由于復合材料在國內商用飛機應用起步較晚，并未研發出可以得到適航認定的復材結構檢查間隔確定方法。

發明內容

本發明在現有的半概率簡化方法基礎上改進，并彌補其無法考慮檢測方法的不足。本發明的目的是彌補國內商用飛機復合材料結構損傷檢測間隔確定方法的空白，旨在整個使用壽命期內保證結構完整性，在保證其能安全可靠前提下，采用概率分析方法，對結構意外損傷檢查間隔確定方法進行全面研究，最終形成一套科學、完整、系統的檢測間隔確定方法。

飛機服役過程中，許多單獨的因素，例如損傷威脅、損傷威脅帶來的物理損傷、載荷的發生、循環載荷下的損傷擴展、帶損傷結構的剩余強度、檢測方法檢測到具體損傷的能力和檢測概率，每個因素都可處理成概率性的，并且其中一些因素服從統計分布。