[发明专利]一种基于修正的威布尔统计分析的民用飞机复合材料结构疲劳验证过程中载荷处理方法

摘要

一种基于修正的威布尔统计分析的民用飞机复合材料结构疲劳验证过程中载荷处理方法，包括合理的试验矩阵设计方法以及一种修正的威布尔统计方法，用来处理疲劳验证过程中的载荷放大及截除。基于此方法的试验在实施过程中更加灵活，且所花费的时间更短，试验成本更低，且容易得到的能够证明满足1倍寿命并具有B‑基准可靠性的试验参数和疲劳谱的应力删除水平，按照合适的参数对真实的疲劳载荷谱进行处理并在结构上进行加载验证。该方法在试验实施层面更加灵活，提出了简单的数据统计处理方法，能够可靠的推导出疲劳门槛值和应力删除水平，以用于试验结构疲劳谱的载荷删除处理，形成一套科学、完整、便于实施的复合材料结构疲劳验证中的载荷处理方法。

主权项

1.一种基于修正的威布尔统计分析的民用飞机复合材料结构疲劳验证过程中载荷处理方法，其特征在于，其步骤为：1)等谱疲劳试验矩阵：确定待验证的复合材料结构的铺层和危险破坏模式，设计等谱疲劳试验矩阵，相同铺层，相同试验环境相同加载方式的疲劳试验为一组，要求至少包含6组疲劳试验，每组疲劳试验件数量不少于18件且试验件至少包含3个材料批次和2个固化炉次；2)进行试验：依次进行静力试验和疲劳试验，并记录试验结果；3)根据步骤2)中的试验结果，按下列方法确定满足1倍寿命且具有B‑基准可靠性的试验参数：3.1)推导每组试验的强度形状参数和寿命形状参数3.2)将每组试验数据分析得到的强度形状参数进行收集后进行威布尔统计分析，得到强度的形状参数β_s′和尺度参数a′_s，利用公式(1)推导出剩余强度威布尔分布的形状参数α_R；3.3)将每组试验数据分析得到的寿命形状参数进行收集后进行威布尔统计分析，得到寿命的形状参数β′_L和尺寸参数a′_L，利用公式(2)推导出疲劳寿命威布尔分布的形状参数α_L；3.4)利用公式(3)得到满足1倍寿命且具有B‑基准可靠性的一系列试验参数：式中：P——置信度为γ时要求的可靠度；αR——剩余强度威布尔分布的形状参数；αL——疲劳寿命威布尔分布的形状参数；n——待验证的试验件数量；N——试验周期数；4)收集每组疲劳试验数据，建立平均的S‑N曲线和B基准S‑N曲线，将B基准S‑N曲线进行外推，1×107循环对应的应力水平定为试验件的疲劳门槛值，根据不同类型试验得到的疲劳门槛值确定疲劳组载荷应力删除水平；5)基于4)得到的应力删除水平，即对待验证试验件的疲劳载荷谱载荷进行删除处理，再结合金属疲劳试验常用的雨流法对载荷谱循环次数进行处理，得到初步处理后的载荷谱；6)结合3)得到的试验参数，对5)得到的载荷谱进行处理，得到可用于结构验证的疲劳载荷谱。