解析飞机结构疲劳关键部位损伤和可靠性评定技术

李勤+史左敏+周航

【摘 要】 要想保证飞机的作战能力，就需要保证服役中的飞机足够可靠，只有这样，才可以将飞机的使用性能给充分发挥出来。本文简要分析了飞机结构疲劳关键部位损伤和可靠性评定技术，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】 飞机 结构疲劳 关键部位

使用方要将部队管理的作用给充分发挥出来，保证服役飞机结构足够可靠，将每架飞机的真实使用情况给认真记录下来，对飞机结构潜在的损伤增长合理估算，在使用期限内，及时有效的检查飞机，结合具体情况对其进行必要的修理或者退役。在评估服役飞机结构的疲劳损伤以及可靠性时，非常重要的一种方法就是飞机结构损伤与可靠性的评定技术，需要引起人们足够的重视。

1 飞机结构疲劳损伤与可靠性算法

以疲劳损伤描述的可靠性分析模型：如果可以将所有飞机的真实情况进行有效的把握和了解，那么要想判断飞机是否需要退役，非常重要的一项手段就是对飞机结构的疲劳损伤增长进行跟踪和科学判断，确定其是否达到了临界损伤。那么就可以通过疲劳损伤模型描述的可靠性分析模型来分析飞机结构的可靠性。这种分析模型的主要方法是用广义应力来看待结构的瞬时疲劳损伤，将广义强度看作为飞机结构的临界疲劳损伤，那么在对结构瞬时可靠度进行判断时，就可以将这两种因素来充分利用起来。

有专家在对疲劳损伤演化规律进行研究时，利用的是概率递推法，经过实践研究，合理分析了结构的疲劳可靠性。但是这种方法构建的假设条件存在着一定的局限性，不能充分揭示结构疲劳失效的原因，并且还存在着其他的问题，这样就有人对其并不认同。他的假设是这样的，疲劳损伤是因为载荷作用造成的，那么就利用结构失效概率来对其进行衡量，如果结构产生的疲劳损伤是相等的，但是却是不同载荷作用的结构，那么就有着相等的失效概率。

本文在此基础上，对假设条件进行了一定的改变，然后进行了简单的推理过程。本文的假设是这样的，一是结构状态演化是不可逆的，在任意时刻内，任意结构在状态演化速率都在0以上。二是假设当疲劳失效发生于结构中，当处于临界状态，也就是宏观状态时，具有连续损伤力学中损伤变量的性质，这种临界状态的分布是固有随机变量，受到结构疲劳失效特征的决定性影响，对工程结构出现的疲劳失效进行衡量，衡量对象主要是反应结构状态的部分主导状态参量，比如裂纹深度等，这些因素都是可以控制的。

在荷载作用下，结构到发生失效前任意瞬时及以前受到载荷的作用，可以得出这样一个方程式：

通过t瞬时疲劳损伤是否小于临界损伤也可以有效的描述在T瞬时结构的可靠程度，那么就可以用下面这个方程式来表示对应结构的可靠程度：

2 实例分析

本文以某型机为例，这种飞机具有飞行参数记录系统，在2000年时开始服役，到了2005年，通过局部应变分析法的损伤计算方法来对1号和2号飞机的损伤和可靠性进行了评定和监控。飞机服役信息统计如表1所示。

通过本次疲劳试验我们可以了解到，某疲劳关键部位会直接影响到机体结构的疲劳失效情况，那么在评定某种型号飞机结构的损伤以及可靠性时，其实就想等于分析本飞机疲劳关键部位的损伤和可靠性。那我们通过上文提到的方程式，就可以获得想要的结构。

结果表明，通过1号飞机以及2号飞机的年度总损伤及损伤率计算结果的差异性，我们可以了解到需要对每架飞机进行评定。通过计算发现，这两架飞机的设计损伤率都明显低于年度损伤率以及平均损伤率，这样在这几年的运行中，出现了较大的损伤增量；如果这两架飞机可以在设计使用寿命内进行服役，那么在后面的服役过程中，需要对此进行适当控制，并且对两架飞机的使用强度进行适当的减轻。通过计算结果，可以将两架飞机在这些年内的使用消耗情况给有效的反映出来，从而对后续的使用情况进行更加合理的安排。另外，通过瞬时可靠度计算结果，可以反应出来两架飞机结构并没有可能处出现各类故障事件，这样就可以让工作人员对保证资源进行合理的调配和使用，并且不超过预期可接受风险，以此来及时准确的检查维修飞机，或者是将其退役。通过不同的方案预期完成2006年度任务的系列指标评估，这样就可以促使部队进行更加合理的决策。如果预期损伤率是不同的，那么完成任务之后，还会产生差异化的结构疲劳损伤消耗以及服役风险。那么就需要逐步计算服役中飞机结构损伤率、损伤增量以及风险等，结合计算结果来连续管理飞机结构，以此来促使服役中的飞机结构面对的风险是可接受的，并且设计使用要求也可以得到有效的满足。

3 结语

本文结合专家的研究成果，进行了创新和发展，提出了一种有效且实用的利用每架飞机的飞行参数来对飞机结构疲劳损伤与可靠性进行实施的评估和计算。通过具体的实例发现，可以适时定量评估飞机结构损伤状态信息和风险信息，将评估结构及时的向指挥决策者进行反馈，从而更加科学合理的管理飞机的使用情况，保证服役过程中，飞机足够的安全和可靠。

参考文献：

[1]赵永翔，杨冰，张卫华.应变疲劳可靠性理论与方法的新进展[J].机械强度，2005，2（5）：123-125.

[2]张国栋，苏彬，王泓.弹性模量对低周疲劳性能参数的影响[J].航空动力学报，2005，2（5）：87-89.

[3]王磊，刘文廷.飞机结构疲劳关键部位损伤与可靠性评定技术[J].北京航空航天大学学报，2008，2（1）：65-67.endprint

【摘 要】 要想保证飞机的作战能力，就需要保证服役中的飞机足够可靠，只有这样，才可以将飞机的使用性能给充分发挥出来。本文简要分析了飞机结构疲劳关键部位损伤和可靠性评定技术，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】 飞机 结构疲劳 关键部位

使用方要将部队管理的作用给充分发挥出来，保证服役飞机结构足够可靠，将每架飞机的真实使用情况给认真记录下来，对飞机结构潜在的损伤增长合理估算，在使用期限内，及时有效的检查飞机，结合具体情况对其进行必要的修理或者退役。在评估服役飞机结构的疲劳损伤以及可靠性时，非常重要的一种方法就是飞机结构损伤与可靠性的评定技术，需要引起人们足够的重视。

1 飞机结构疲劳损伤与可靠性算法

以疲劳损伤描述的可靠性分析模型：如果可以将所有飞机的真实情况进行有效的把握和了解，那么要想判断飞机是否需要退役，非常重要的一项手段就是对飞机结构的疲劳损伤增长进行跟踪和科学判断，确定其是否达到了临界损伤。那么就可以通过疲劳损伤模型描述的可靠性分析模型来分析飞机结构的可靠性。这种分析模型的主要方法是用广义应力来看待结构的瞬时疲劳损伤，将广义强度看作为飞机结构的临界疲劳损伤，那么在对结构瞬时可靠度进行判断时，就可以将这两种因素来充分利用起来。

有专家在对疲劳损伤演化规律进行研究时，利用的是概率递推法，经过实践研究，合理分析了结构的疲劳可靠性。但是这种方法构建的假设条件存在着一定的局限性，不能充分揭示结构疲劳失效的原因，并且还存在着其他的问题，这样就有人对其并不认同。他的假设是这样的，疲劳损伤是因为载荷作用造成的，那么就利用结构失效概率来对其进行衡量，如果结构产生的疲劳损伤是相等的，但是却是不同载荷作用的结构，那么就有着相等的失效概率。

本文在此基础上，对假设条件进行了一定的改变，然后进行了简单的推理过程。本文的假设是这样的，一是结构状态演化是不可逆的，在任意时刻内，任意结构在状态演化速率都在0以上。二是假设当疲劳失效发生于结构中，当处于临界状态，也就是宏观状态时，具有连续损伤力学中损伤变量的性质，这种临界状态的分布是固有随机变量，受到结构疲劳失效特征的决定性影响，对工程结构出现的疲劳失效进行衡量，衡量对象主要是反应结构状态的部分主导状态参量，比如裂纹深度等，这些因素都是可以控制的。

在荷载作用下，结构到发生失效前任意瞬时及以前受到载荷的作用，可以得出这样一个方程式：

通过t瞬时疲劳损伤是否小于临界损伤也可以有效的描述在T瞬时结构的可靠程度，那么就可以用下面这个方程式来表示对应结构的可靠程度：

2 实例分析

本文以某型机为例，这种飞机具有飞行参数记录系统，在2000年时开始服役，到了2005年，通过局部应变分析法的损伤计算方法来对1号和2号飞机的损伤和可靠性进行了评定和监控。飞机服役信息统计如表1所示。

通过本次疲劳试验我们可以了解到，某疲劳关键部位会直接影响到机体结构的疲劳失效情况，那么在评定某种型号飞机结构的损伤以及可靠性时，其实就想等于分析本飞机疲劳关键部位的损伤和可靠性。那我们通过上文提到的方程式，就可以获得想要的结构。

结果表明，通过1号飞机以及2号飞机的年度总损伤及损伤率计算结果的差异性，我们可以了解到需要对每架飞机进行评定。通过计算发现，这两架飞机的设计损伤率都明显低于年度损伤率以及平均损伤率，这样在这几年的运行中，出现了较大的损伤增量；如果这两架飞机可以在设计使用寿命内进行服役，那么在后面的服役过程中，需要对此进行适当控制，并且对两架飞机的使用强度进行适当的减轻。通过计算结果，可以将两架飞机在这些年内的使用消耗情况给有效的反映出来，从而对后续的使用情况进行更加合理的安排。另外，通过瞬时可靠度计算结果，可以反应出来两架飞机结构并没有可能处出现各类故障事件，这样就可以让工作人员对保证资源进行合理的调配和使用，并且不超过预期可接受风险，以此来及时准确的检查维修飞机，或者是将其退役。通过不同的方案预期完成2006年度任务的系列指标评估，这样就可以促使部队进行更加合理的决策。如果预期损伤率是不同的，那么完成任务之后，还会产生差异化的结构疲劳损伤消耗以及服役风险。那么就需要逐步计算服役中飞机结构损伤率、损伤增量以及风险等，结合计算结果来连续管理飞机结构，以此来促使服役中的飞机结构面对的风险是可接受的，并且设计使用要求也可以得到有效的满足。

3 结语

本文结合专家的研究成果，进行了创新和发展，提出了一种有效且实用的利用每架飞机的飞行参数来对飞机结构疲劳损伤与可靠性进行实施的评估和计算。通过具体的实例发现，可以适时定量评估飞机结构损伤状态信息和风险信息，将评估结构及时的向指挥决策者进行反馈，从而更加科学合理的管理飞机的使用情况，保证服役过程中，飞机足够的安全和可靠。

参考文献：

[1]赵永翔，杨冰，张卫华.应变疲劳可靠性理论与方法的新进展[J].机械强度，2005，2（5）：123-125.

[2]张国栋，苏彬，王泓.弹性模量对低周疲劳性能参数的影响[J].航空动力学报，2005，2（5）：87-89.

[3]王磊，刘文廷.飞机结构疲劳关键部位损伤与可靠性评定技术[J].北京航空航天大学学报，2008，2（1）：65-67.endprint

【摘 要】 要想保证飞机的作战能力，就需要保证服役中的飞机足够可靠，只有这样，才可以将飞机的使用性能给充分发挥出来。本文简要分析了飞机结构疲劳关键部位损伤和可靠性评定技术，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】 飞机 结构疲劳 关键部位

使用方要将部队管理的作用给充分发挥出来，保证服役飞机结构足够可靠，将每架飞机的真实使用情况给认真记录下来，对飞机结构潜在的损伤增长合理估算，在使用期限内，及时有效的检查飞机，结合具体情况对其进行必要的修理或者退役。在评估服役飞机结构的疲劳损伤以及可靠性时，非常重要的一种方法就是飞机结构损伤与可靠性的评定技术，需要引起人们足够的重视。

1 飞机结构疲劳损伤与可靠性算法

以疲劳损伤描述的可靠性分析模型：如果可以将所有飞机的真实情况进行有效的把握和了解，那么要想判断飞机是否需要退役，非常重要的一项手段就是对飞机结构的疲劳损伤增长进行跟踪和科学判断，确定其是否达到了临界损伤。那么就可以通过疲劳损伤模型描述的可靠性分析模型来分析飞机结构的可靠性。这种分析模型的主要方法是用广义应力来看待结构的瞬时疲劳损伤，将广义强度看作为飞机结构的临界疲劳损伤，那么在对结构瞬时可靠度进行判断时，就可以将这两种因素来充分利用起来。

有专家在对疲劳损伤演化规律进行研究时，利用的是概率递推法，经过实践研究，合理分析了结构的疲劳可靠性。但是这种方法构建的假设条件存在着一定的局限性，不能充分揭示结构疲劳失效的原因，并且还存在着其他的问题，这样就有人对其并不认同。他的假设是这样的，疲劳损伤是因为载荷作用造成的，那么就利用结构失效概率来对其进行衡量，如果结构产生的疲劳损伤是相等的，但是却是不同载荷作用的结构，那么就有着相等的失效概率。

本文在此基础上，对假设条件进行了一定的改变，然后进行了简单的推理过程。本文的假设是这样的，一是结构状态演化是不可逆的，在任意时刻内，任意结构在状态演化速率都在0以上。二是假设当疲劳失效发生于结构中，当处于临界状态，也就是宏观状态时，具有连续损伤力学中损伤变量的性质，这种临界状态的分布是固有随机变量，受到结构疲劳失效特征的决定性影响，对工程结构出现的疲劳失效进行衡量，衡量对象主要是反应结构状态的部分主导状态参量，比如裂纹深度等，这些因素都是可以控制的。

在荷载作用下，结构到发生失效前任意瞬时及以前受到载荷的作用，可以得出这样一个方程式：

通过t瞬时疲劳损伤是否小于临界损伤也可以有效的描述在T瞬时结构的可靠程度，那么就可以用下面这个方程式来表示对应结构的可靠程度：

2 实例分析

本文以某型机为例，这种飞机具有飞行参数记录系统，在2000年时开始服役，到了2005年，通过局部应变分析法的损伤计算方法来对1号和2号飞机的损伤和可靠性进行了评定和监控。飞机服役信息统计如表1所示。

通过本次疲劳试验我们可以了解到，某疲劳关键部位会直接影响到机体结构的疲劳失效情况，那么在评定某种型号飞机结构的损伤以及可靠性时，其实就想等于分析本飞机疲劳关键部位的损伤和可靠性。那我们通过上文提到的方程式，就可以获得想要的结构。

结果表明，通过1号飞机以及2号飞机的年度总损伤及损伤率计算结果的差异性，我们可以了解到需要对每架飞机进行评定。通过计算发现，这两架飞机的设计损伤率都明显低于年度损伤率以及平均损伤率，这样在这几年的运行中，出现了较大的损伤增量；如果这两架飞机可以在设计使用寿命内进行服役，那么在后面的服役过程中，需要对此进行适当控制，并且对两架飞机的使用强度进行适当的减轻。通过计算结果，可以将两架飞机在这些年内的使用消耗情况给有效的反映出来，从而对后续的使用情况进行更加合理的安排。另外，通过瞬时可靠度计算结果，可以反应出来两架飞机结构并没有可能处出现各类故障事件，这样就可以让工作人员对保证资源进行合理的调配和使用，并且不超过预期可接受风险，以此来及时准确的检查维修飞机，或者是将其退役。通过不同的方案预期完成2006年度任务的系列指标评估，这样就可以促使部队进行更加合理的决策。如果预期损伤率是不同的，那么完成任务之后，还会产生差异化的结构疲劳损伤消耗以及服役风险。那么就需要逐步计算服役中飞机结构损伤率、损伤增量以及风险等，结合计算结果来连续管理飞机结构，以此来促使服役中的飞机结构面对的风险是可接受的，并且设计使用要求也可以得到有效的满足。

3 结语

本文结合专家的研究成果，进行了创新和发展，提出了一种有效且实用的利用每架飞机的飞行参数来对飞机结构疲劳损伤与可靠性进行实施的评估和计算。通过具体的实例发现，可以适时定量评估飞机结构损伤状态信息和风险信息，将评估结构及时的向指挥决策者进行反馈，从而更加科学合理的管理飞机的使用情况，保证服役过程中，飞机足够的安全和可靠。

参考文献：

[1]赵永翔，杨冰，张卫华.应变疲劳可靠性理论与方法的新进展[J].机械强度，2005，2（5）：123-125.

[2]张国栋，苏彬，王泓.弹性模量对低周疲劳性能参数的影响[J].航空动力学报，2005，2（5）：87-89.

[3]王磊，刘文廷.飞机结构疲劳关键部位损伤与可靠性评定技术[J].北京航空航天大学学报，2008，2（1）：65-67.endprint