直升机复合材料桨叶疲劳定寿方法综述

旋翼桨叶是直升机最重要的部件之一,集升力面、拉力面和操纵面于一身,其疲劳定寿是工程研制中必须解决的重点问题。首先对直升机旋翼桨叶疲劳定寿做了简单介绍,然后针对目前直升机复合材料桨叶疲劳定寿的主要方法-损伤容限、缺陷容限在桨叶中的定寿流程、实际应用及需要重点考虑的问题进行详细论述,并且深入分析这两种方法在实际工程应用中面临的问题;其次,介绍了基于损伤思想的剩余强度、渐进损伤和考虑桨叶动特性的几种常见的疲劳评估方法,并给出这几种方法的应用实例;最后,基于作者对该学科发展趋势的认识,总结出几点目前直升机复合材料桨叶疲劳失效研究的想法和思路,供相关人员参考。     

某无人直升机桨毂高周疲劳寿命计算

桨毂是直升机的关键件,其寿命直接关系到直升机的寿命。基于ANSYS软件,计算某无人直升机桨毂在一次飞行任务中各组载荷下的应力水平,以Lagrange插值法拟合材料手册中S-N曲线,得到桨毂在每组应力水平下的疲劳寿命循环数,再根据Miner损伤累积理论,计算桨毂在该飞行任务时的可用小时数。将上述算法,编译生成可执行文件,实现桨毂寿命计算的自动化。     

一种可用于复合材料寿命预测的非线性疲劳损伤累积模型

结合试验数据,提出了一种含有3个待定参数的非线性疲劳损伤累积模型,该模型能够描述复合材料结构疲劳损伤扩展3个阶段,即可以模拟初始循环载荷的损伤快速增长阶段、达到特征损伤状态时的缓慢增长阶段及断裂前损伤快速扩展的阶段。通过算例验证:本文模型与试验数据吻合性较好,可用于对复合材料结构疲劳寿命进行预测及损伤评估。     

低应力高周疲劳的寿命计算

在适用于中，长寿命的Ｓ－Ｎ公式的基础上，提出了对低应力，高周疲劳的一种新的疲劳寿命估算公式，并用实验室试验和实际使用进行了验证。在低应力，高周循环疲劳寿命的估算中，这一新的公式比常用的公式更准确些。     

复合材料层压板疲劳模量模型及寿命估算

提出基于单向板单轴疲劳试验数据预测层压板疲劳寿命的模型.采用疲劳模量构造典型应力比下的寿命曲线和损伤函数,利用等寿命曲线求出任意应力比下的疲劳寿命,引入复合累积损伤变量计算单向板多轴循环应力下的疲劳寿命;层压板的疲劳寿命预测以单向板多轴疲劳寿命为基础,通过层压板应力分析、失效分析和材料性能退化的循环迭代过程计算寿命;编写层压板疲劳寿命计算程序,寿命预测结果与试验结果吻合良好.     

复合材料的疲劳寿命预测

较详细地介绍了疲劳寿命预测的剩余刚度，强度和疲劳模量模型，并且指出了这些方法的主要不足。在此基础上提出了一种基于疲劳损伤过程能量衰减的剩余能量模型，以及进行复合材料结构疲劳寿命预测的二元方法的构想。     

基于累积损伤的三维复合材料层合板疲劳寿命研究

基于渐进疲劳损伤模型,建立复合材料层合板的三维疲劳寿命预测模型,模型以单向板单轴疲劳试验数据为基础,结合正则化剩余刚度模型、正则化剩余强度模型和等寿命曲线,通过层合板三维应力分析、失效分析和材料性能退化的循环迭代进行疲劳寿命计算,在Ansys软件平台上利用APDL语言编写相应的计算程序,估算不同铺层参数层合板在单轴和多...     

直升机主桨叶典型缺陷疲劳性能影响研究

本文对主桨叶缺陷容限评定方法进行了分析,并以主桨叶黑线为典型缺陷形式,进行了主桨叶的缺陷容限设计技术研究,研究思路、方法、程序对直升机新型号研制具有较高的参考价值。随着我公司加大外厂机群服役经验的收集、基础试验数据的积累,尤其是在新型号研制过程中缺陷容限评定技术的研究与应用;预期逐步形成一套适合我公司现状的、满足目前最新适航条例要求的直升机动部件疲劳评定方法。     

基于ANSYS-FATIGUE的曲轴疲劳寿命计算

基于有限元通用软件ANSYS的疲劳寿命分析方法,运用ANSYS的FATIGUE模块,将有限元方法和疲劳寿命分析理论相结合,对往复泵曲轴进行三维参数化建模,并编制APDL命令流,建立疲劳分析文件对往复泵曲轴进行累积损伤系数计算,计算曲轴的疲劳寿命为26年.并对机组进行扩容10%、15%后,计算出曲轴的疲劳寿命分别为年18年和14.7年.     

模糊疲劳寿命预测理论的建立与验证

将模糊理论应用于疲劳寿命预测中去,建立了模糊疲劳寿命预测理论。实例分析表明：所建立的模糊疲劳寿命预测模型较好地克服了传统疲劳强度和寿命预测理论的不足之处,具有工程实用价值。     

复合材料修补结构的疲劳寿命预测方法

针对复合材料修补结构应力分布复杂的特点,在剩余强度衰减模型的基础上引入局部应力应变法的分析思想,建立起复合材料修补结构的疲劳寿命预测模型.在剩余强度衰减模型和希尔提出的各向异性材料塑性条件基础上建立单向层合板在任意应力状态下的疲劳破坏准则.     

直升机复合材料传动轴的主共振分析

传动轴的主共振的振幅与传动轴的强度计算有关。在根据质心定理和Galerkin法求得非惯性移动系下直升机的倾斜两端支承纤维增强复合材料传动轴的弯曲运动方程基础上,用多尺度法求得稳态下主共振的一次近似定常解,再分析了最大振幅、振幅突变性等主共振问题。得到了复合材料传动轴比钢、铝合金传动轴运动稳定性好、主共振的振幅小等结论。提出通过加大阻尼减小或消除振幅突变,使传动轴运动稳定。在挠度大的轴段上增加阻尼能减小弯曲主共振的振幅、充分发挥阻尼的作用、优化轴的重量。     

直升机金属动部件的寿命管理

针对某型直升机动部件承受高频低幅振动载荷的特点,探讨安全寿命和损伤容限相结合的寿命控制方法。以直升机的金属主桨叶为例,采用飞行空测载荷数据编制的实测统计载荷谱,通过Miner线性累积损伤理论计算得到裂纹形成寿命与风险率的关系。同时考虑裂纹扩展寿命对降低风险率的贡献,通过断裂力学分析计算出应力强度因子、损伤容限临界裂纹尺寸,建立主桨叶损伤容限分析的工程计算模型,得到裂纹扩展寿命(检查周期)与风险率的关系。     

分层缺陷对复合材料结构疲劳寿命影响研究

介绍一种新研制的含缺陷复合材料压缩试验装置 ,并采用压缩疲劳试验方法研究中央分层和边缘分层缺陷对飞机复合材料结构疲劳寿命的影响。研究结果表明 ,试件疲劳破坏的起始位置与预制缺陷位置一致。含分层缺陷复合材料结构的疲劳寿命不仅与缺陷尺寸 ,而且与缺陷位置有关。该研究结果为制定生产和使用过程中缺陷或损伤的控制标准提供重要依据     

计及湿热效应的层板复合材料疲劳寿命的试验及数据处理方法

湿热环境严重影响复合材料的物理及力学性能 ,为研究湿热效应对疲劳寿命的影响 ,建立考虑湿热影响的复合材料疲劳性能试验方法。文中以剩余强度衰减模型为基础 ,对考虑湿热效应的层板复合材料的拉—拉疲劳性能试验的全过程进行介绍 ,阐述试件准备过程、试验中测试的项目 ,详细介绍基于剩余强度衰减模型中的参数的确定以及试验中试件个数确定的计算方法 ,并且指出试验中一些必要的注意事项 ,对试验中的有关数据处理也给出相应的理论基础。以此试验方法为基础可以方便地进行疲劳寿命的预测与分析     

FATIGUE LIFE PREDICTION THEORY OF COMPOSITE LAMINATES AND EXPERIMENTAL VERIFICATION

According to traditional phenomenological fatigue methodology and modem continuum damage mechanics theory, dual fatigue cumulative damage rules to predict fatigue damage formation and propagation lives of the notched composite laminates are presented. A 3-dimensional damage constitutive equation of anisotropic composites is also established. Damage strain energy release rate is interpreted as a driving force of the fatigue delamination damage propagation. A new damage evolution equation and a damage propagation σa-σm-N surface (stress amplitude-mean stress-life surface) are derived. Hence, using the method above, the fatigue life of composite components can be predicted. Finally, theoretically predicted results are compared with experimental data. It is found that the deviation of theoretic prediction from experimental results is about 22%.     

铝合金铸件疲劳寿命预测和累积损伤评估

建立在铝合金铸件中微观孔洞演化的数学模型,并讨论含孔洞铝合金铸件的材料模型。具有微观孔洞的铝合金铸件可以作为含损伤的材料,采用损伤度作为描述材料损伤的变量。应用含损伤的弹性材料本构关系,分析铝合金阶梯型含损伤铸件的力学性能和疲劳寿命。应用Gurson模型和屈服条件,评估铝合金铸件源于微孔洞的累积损伤及对材料塑性变形行为的影响。初步建立铸件疲劳寿命模拟分析系统。该系统包括铝合金铸造凝固过程模拟模块和疲劳寿命分析模块。     

304不锈钢两阶段载荷模式下的疲劳寿命

对304不锈钢进行一系列单轴、扭转、比例和非比例循环载荷变化的两阶段低周疲劳实验,比较各阶段载荷下的循环特性.结果表明在第一阶段载荷下,材料在开始几个循环表现出软化特性,在路径转化时有交错强化现象,而在圆路径下产生明显的附加强化.试验结果表明,这种强化对疲劳寿命有明显影响,使两段载荷的总疲劳损伤小于1.文中比较了线性损伤律和几个非线性损伤律(Manson的双线性损伤律、损伤曲线方法、Morrow模型)的寿命预测结果,表明对寿命的预测各模型都给出了不安全的结果.