[发明专利]一种基于直升机结构振动的疲劳应力计算方法

权利要求书

1.一种基于直升机结构振动的疲劳应力计算方法，其特征在于，包括：

对机体上的振动测点实测时域数据进行频谱分析，得到典型振动测点处的频响结果；

根据典型振动测点处的频响结果，确定构成结构主要损伤的主损频率和加速度幅值；

基于主损频率，结合机体有限元模态分析结果，确定主损频率最接近的结构固有模态频率，对应的结构固有模态作为该主损频率下的工作模态；

以测点处为基准，根据加速度幅值、工作模态振型，进行等效位移分析，在保持工作模态振型的相位角不变情况下将加速度加速度幅值转化为等效位移分布和方向；

依据等效位移分布和方向，以及结构的有限元模型进行等效应力计算，得到静应力，该静应力从物理意义上近似为结构在主损伤频率激励下产生的工作模态振动引起的等效动应力，用于结构的疲劳损伤和寿命计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对机体上的振动测点实测时域数据进行频谱分析，包括：

对机体上的典型振动测点实测时域数据进行傅里叶变换，得到频响曲线，即频响结果；时域数据是从典型振动测点实测数据中选择一段直升机稳定状态的数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据典型振动测点处的频响结果，确定构成结构主要损伤的主损频率和加速度幅值，包括：

对比频响曲线中所有周期激励的动位移，以最大动位移对应的频率和幅值作为构成结构主要损伤的主损频率和加速度幅值；动位移是由频率和加速度幅值按下式得到：

其中，U为动位移幅值，A为加速度幅值，f为主损频率(Hz)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于主损频率，结合机体有限元模态分析结果，确定主损频率最接近的结构固有模态频率，对应的结构固有模态作为该主损频率下的工作模态，包括：

根据机体动特性试验或者有限元模态分析结果，得到机体结构的各阶固有频率；

从各阶固有频率中选取最接近主损频率的第i阶固有频率，i为正整数；该第i阶固有频率对应的固有模态作为该主损频率下的工作模态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以测点处为基准，根据加速度幅值、工作模态振型，进行等效位移分析，在保持工作模态振型的相位角不变情况下将加速度加速度幅值转化为等效位移分布和方向，包括：

由加速度幅值，计算得到典型振动测点处的动位移幅值；

以典型振动测点处为基准，幅值设为1，对结构的工作模态振型进行归一化；

将归一化的振型对应有限元模型各节点的幅值放大n倍，保持各节点的相位角不变，得到结构工作模态下的等效位移分布和方向；

其中，n为最大动位移的值，典型振动测点为节点中的一个点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，依据等效位移分布和方向，以及结构的有限元模型进行等效应力计算，得到静应力，包括：

在结构的有限元模型中，在各节点处同步施加作为强迫位移载荷的等效位移矢量；等效位移矢量是由等效位移分布和方向得到的；

对施加后的有限元模型采用静力求解，计算结构在边界约束条件下的静应力，边界约束条件与机体有限元模态分析结果的边界条件保持一致。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，典型振动测点位于机体结构最大振动处。

8.一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。