[發明專利]一種槳葉防除冰加熱組件粘接強度驗證方法

有效

• 申請號: 202110427337.0
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113420366B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 楊昌;奚佳凱;陶憲斌;付裕;汪振興;孟慶春
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種槳葉防除冰加熱組件粘接強度驗證方法，其特征在于，直升機槳葉上安裝有防除冰加熱組件，所述防除冰加熱組件位于槳葉本體和包鐵之間；包括如下步驟：

S1：定義直升機槳葉坐標系與載荷；

S2：通過計算或飛行測試獲得載荷譜，利用所述載荷譜選取確定槳葉危險剖面，并對所述載荷譜進行等效處理獲得疲勞等效載荷；

在所述步驟S2中，載荷譜寫成如下式(1)的形式

(F_sta,i,F_dyn,i,n_i)i＝1,2,....m (1)

其中F為特征載荷，為揮舞彎矩、擺振彎矩、扭矩中的一種；F_sta，i為第i個狀態的靜載荷，F_dyn，i為第i個狀態的動載荷，n_i為第i個狀態所占時間比例，m為總狀態數，且

防除冰加熱組件粘接面的S-N曲線為：

式中s_dyn為動載荷、s_∞為結構疲勞極限、N為循環次數，α為S-N曲線參數；

采用Miner累積損傷理論，根據損傷等效原則將載荷譜等效為疲勞等效載荷F_eq，如計算公式(3)所示：

F_eq＝(∑n_i(F_dyn，i)^1/α)^α (3)；

S3：對所述步驟S2中槳葉危險剖面建立有限元模型，將載荷譜施加在所述有限元模型上，通過應力分析確定所述防除冰加熱組件的主要受力形式，計算所述步驟S2中載荷譜各狀態下防除冰加熱組件的粘接應力，生成應力譜，并對所述應力譜進行等效處理獲得疲勞等效應力；

S4：根據所述步驟S3中獲得的防除冰加熱組件的主要受力形式，制作防除冰加熱組件小樣件，進行樣件級試驗，測得防除冰加熱組件與包鐵、槳葉本體粘接面的靜強度許用值與疲勞極限；

S5：使用所述步驟S4中獲得的靜強度許用值與疲勞極限，對所述步驟S3中獲得的應力譜進行靜強度和疲勞壽命評估，計算所述防除冰加熱組件粘接面的靜強度裕度與疲勞壽命；根據公式(7)計算所述靜強度裕度M.S.：

公式中[τ]為防除冰加熱組件粘接靜強度許用值，τ_max為所述步驟S3應力譜中的應力最大值；

使用公式(8)計算防除冰加熱組件粘接面的疲勞壽命L

式中R為直升機旋翼的每小時轉速，τ_∞為所述步驟S4中測得的疲勞極限，τ_eq為所述步驟S3中的疲勞等效應力；

S6：制作試驗件；選取一片尚未安裝防除冰加熱組件的槳葉，截取翼型段改造為槳葉翼型段試驗件，在所述試驗件的中間區域粘貼防除冰加熱組件及包鐵，所述試驗件兩端分別與兩個鉸支接頭相連，用于實驗加載；

S7：對所述步驟S6的所述試驗件進行加載試驗；采用4點彎曲試驗加載方法施加彎矩，同時在一端施加扭轉彎矩完成疲勞試驗，記錄試驗載荷，獲得所述試驗件脫粘擴展面積隨循環次數的變化關系；

S8：確定防除冰加熱組件與槳葉脫粘允許的最大脫粘比；使用所述步驟S7的試驗脫粘擴展面積隨循環次數的變化關系，確定所述最大脫粘比對應的試驗循環次數；根據所述步驟S2獲得的等效載荷、步驟S7記錄的試驗載荷、所述最大脫粘比對應的試驗循環次數，計算防除冰加熱組件的檢查維護周期。

2.根據權利要求1所述的一種槳葉防除冰加熱組件粘接強度驗證方法，其特征在于，在所述步驟S1中，定義直升機槳葉坐標系與載荷，以指向槳尖方向為x軸，槳葉剖面最大弦長線指向后緣方向為y軸，z軸根據右手定則得到；離心力Fc指向槳尖為正，揮舞彎矩My是使槳葉的上表面受拉為正，擺振彎矩Mz是使槳葉的后緣受壓為正，扭轉彎矩Mx是使槳葉前緣上彎為正。