(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111536599.7 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 中国航空工业 集团公司成 都飞机设 计研究所 地址 610091 四川省成 都市青羊区日月大 道1610号 成都飞机 设计研究所计划发 展部 (72)发明人 兑红娜　王勇军　董江　刘小冬　 廖宇　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 代理人 王世磊 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编 制方法 (57)摘要 本发明属于飞机结构疲劳载荷谱编制技术 领域， 具体涉及一种基于损伤表征 天空点的疲劳 载荷谱编制方法。 其核心在于确定每个 关键部件 的损伤表征天空点并确定一个合适的天空点组 合比例， 从而使编制出的载荷谱满足所有关键部 件的损伤 严重程度要求， 而不会使个别部件的损 伤过大， 即所有关键部件在该载荷谱 下的疲劳损 伤是均衡的。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114357729 A 2022.04.15 CN 114357729 A 1.一种基于损伤 表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 假设一个寿命期内典型任务剖面及其时间比例、 基本机动动作及其发生次数已确 定， 根据典型任务剖面的任务段定义， 按 特征参数相似的原则将任务段归并为n个典型天空 点， 并从所有部件载荷类型中选取m个关键 部件载荷； S2： 对于每一个天空点， 假设在一个寿命期内所有基本机动动作均发生在该天空点下， 采用六自由度飞行模拟法和飞行参数解析法获取每种机动典型载荷状态的关键部件载荷， 并采用概率抽样法编制该天空点下的各关键部件载荷谱， 最终得到n*m组单一天空点载荷 谱； S3： 对于每一个关键部件载荷， 分别计算n组单一天空点载荷谱下典型结构细节的疲劳 损伤， 选取疲劳损伤最大 的天空点作为损伤表征天空点； 选取疲劳损伤最大值作为基准损 伤， 计算其他单一 天空点载荷谱 下疲劳损伤与基准损伤的相对损伤比值， 即疲劳损伤度， 并 按疲劳损伤度由大到小排序， 最终选取 前g个天空点， 其中， g＝1/8*n～1/4*n； S4： 将每个关键部件载荷经步骤S3选取的g个天空点取并集， 若并集中的天空点数量> 2*g， 则按主要关键部件载荷在该天空点下的疲劳损伤度尽量大的原则， 进一步综合筛选出 f个天空点， 其中， f＝1.5*g～2*g； 若并集中的天空点数量<2*g， 则直接选取并集中的所有 天空点； S5： 基于步骤S4筛选出的f个天空点以及步骤S3得到的各关键部件载荷在各天空点下 的疲劳损伤度， 采用损伤线性叠加法进行天空点初步组合分析， 以满足主要关键部件载荷 的总疲劳损伤度达 到特定值 为原则， 初选出若干天空点组合； S6： 基于步骤S5中初选的若干天空点组合， 将一个寿命期内每个机动动作的发生次数 按各天空点的飞行时间比例进 行概率分配， 接着采用概率抽样法编制各天空点组合的关键 部件载荷 谱， 然后采用步骤S 3所述典型结构细节疲劳损伤计算方法计算各天空点组合关键 部件载荷谱的疲劳损伤， 以满足各关键部件的损伤严重程度要求为原则， 确定出最终天空 点组合及其对应的载荷谱。 2.根据权利要求1所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述 步骤S2中， 采用概 率抽样法编制该天空点下的各关键 部件载荷谱， 具体步骤为： 根据一个寿命期内每个基本机动的发生 次数， 采用混合乘同余法对各机动进行随机抽 样排列， 组成单一 天空点下的基本机动谱； 然后， 将该天空点下每种机动典型载荷状态的关 键部件载荷按照基本 机动谱的顺序进行排列， 可获得 单一天空点下的各关键 部件载荷谱。 3.根据权利要求1所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述 步骤S3中， 典型 结构细节的疲劳损伤计算过程如下： 1)统计出n组单一天空点载荷谱中的最大载荷值， 分别将这n组载荷谱除以该最大值， 将n组载荷谱转换为 n组系数谱； 2)选取该关键部位的典型结构细节类型， 采用应变寿命分析方法， 确定一个参考应力 水平， 使n组单一天空点系数谱下的最短裂纹萌生寿命接 近飞机设计使用寿命； 3)计算n组单一天空点系数谱在第2)步确定的参 考应力水平下的应 变疲劳损伤。 4.根据权利要求1所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述步骤S 3中， 其他单一 天空点载荷 谱下疲劳损伤与基准损伤的相对损伤比值， 即疲 劳损伤度根据下式(一)进行计算：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114357729 A 2其中DR表示疲 劳损伤度， Di表示第i个 单一天空点载荷谱下的疲 劳损伤， n为典型 天空点 数量。 5.根据权利要求1所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述步骤S4中， 主要关键部件载荷取机翼根部弯矩和 /或机翼半展长弯矩和 /或中机 身弯矩。 6.根据权利要求1所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述 步骤S5中， 天空点初步组合分析的具体过程如下： 1)用j表示天空点组合中的天空点数量， 满足j<f； 2)从f个天空点中随机选取j个天空点， 并假设一组可能的概率组合代表每个天空点的 飞行时间比例， 时间比例之和为1； 3)采用损伤线性叠加法， 如下式(二)所示， 计算该天空点组合和概率组合下每个关键 部件载荷的总疲劳损伤度， 要求主要关键部件载荷的总疲劳损伤度达到特定值， 所述主要 关键部件载荷为机翼 根部弯矩和/或机翼半展长弯矩和/或中机身弯矩， 所述总疲劳损伤度 至少为80％， 从而初选出若干天空点组合及飞行时间比例。 其中DRi表示某关键部件载荷在当前天空点组合中第i个天空点下的疲劳损伤度， pi表 示当前天空点组合中第i个天空点的飞行时间比例。 7.根据权利要求6所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述步骤S6中， 将一个寿命期内每个机动动作的发生次数按各天空点的飞行时间比 例进行概 率分配， 概 率分配的计算公式(三)如下： 其中Nk,i表示第k个机动分配到当前天空点组合中第i个天空点的发生次数， Nk表示第k 个机动在一个寿命期内的总 发生次数， pi表示当前天空点组合中第i个天空点的飞行时间 比例。 8.根据权利要求6所述的一种基于损伤表征天空点的疲劳载荷谱编制方法， 其特征在 于， 在所述 步骤S6中， 采用概 率抽样法编制各天空点组合的关键 部件载荷谱， 具体步骤为： 根据一个寿命期内每个天空点的发生 次数， 采用混合乘同余法对各天空点进行随机抽 样排列， 然后在每一 天空点中根据每个机动动作的发生次数对每个机动动作采用同样的随 机抽样方法进 行随机排列， 组成各天空点组合下的基本机动谱； 然后， 将 每种机动典型载荷 状态的关键部件载荷按照基本机动谱的顺序进行排列， 即可获得各天空点组合下的各关键 部件载荷谱。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114357729 A 3