(19)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 202210664137.1 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 中国人民解 放军海军航空大 学青岛 校区 地址 266000 山东省青岛市李沧区四流中 路2-49号 (72)发明人 陈跃良　吴省均　张勇　卞贵学　 王安东　樊伟杰　黄海亮　 (74)专利代理 机构 合肥左心 专利代理事务所 (普通合伙) 34152 专利代理师 董高正 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 战斗机疲劳关键部位日历寿 命设计方法 (57)摘要 本发明提出了一种 战斗机疲劳关键部位日 历寿命设计方法， 包括： 基于DF R的战斗机疲 劳关 键部位日历寿命分析模型； 基于DFR的战斗机疲 劳关键部位日历寿命设计方法， 包括日历寿命设 计方法、 可行性分析、 普适性分析和优越性 分析， 借此， 本发明具有基于腐蚀条件下战斗机结构 DFR法及疲劳损伤累积理论建立了战斗机疲 劳关 键部位日历寿命分析模型， 并从腐蚀环境、 飞机 类型、 材料及结构三方面分析了日历寿命的影 响 因素， 建立了具有普适性的战斗机疲劳关键部位 的日历寿命设计方法， 初步解决了战斗机疲劳关 键部位在设计及使用阶段的日历寿命设计难题 的优点。 权利要求书5页 说明书20页 附图14页 CN 115114724 A 2022.09.27 CN 115114724 A 1.一种战斗 机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 其特 征在于， 包括： 基于DFR的战斗机疲劳关键部位日历寿命分析模型， 包括日历寿命定义及基本假设、 腐 蚀条件下战斗机结构DFR确定方法、 分析腐蚀环境对战斗机疲劳关键部位疲劳性能的影响 和日历寿命分析模型和日历寿命影响因素分析； 其中分析腐蚀环境对战斗机疲劳关键部位疲劳性 能的影响包括地面停放、 低空飞行和 高空飞行三个方面； 其中日历寿命影响因素分析包括对服役环境、 飞机类型、 材料及结构和参数敏感性的 分析； 基于DFR的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 包括日历寿命设计方法、 可行性分 析、 普适性分析和优 越性分析。 2.根据权利要求1所述的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 其特征在于， 所述日 历寿命定义及基本假设过程中， 建立基于DFR的日历寿命分析模型 前提出如下基本假设： 1)在无腐蚀条件和腐蚀条件下战斗 机结构的疲劳损伤均服从线性累积理论； 2)腐蚀环境 不改变战斗 机结构疲劳失效时的临界疲劳损伤； 3)腐蚀环境 不改变战斗 机结构的有效承载面积。 腐蚀环境对结构固有疲劳性能的影响可以通过DFR退化规律来表征， DFR退化规律的表 达式为： DFRT＝DFR0·[lg(T+10)]n    (1) 式中： DFR0、 DFRT分别为腐蚀前、 后结构的DFR值； n为腐蚀强度指数， 由试验结果拟合得 到； T为腐蚀时间。 3.根据权利要求1所述的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 其特征在于， 地面停 放时环境造成的腐蚀损伤是指环境对结构疲劳性能的影响表现为腐蚀导致结构 固有疲劳 品质的下降， 可以通过DFR的退化规律来量化表征， 地面停放时战斗机结构DFR的退化规律 为： 式中： DFRT为服役T年后的战斗机结构的DFR； SUS为战斗机年飞行强度的简记； 表示战斗 机服役T年后累积的地 面停放时间， 下文以T地表示； 分析低空飞行环境对战斗机疲劳关键部位疲劳性 能的影响过程中， 将腐蚀疲劳对战斗 机结构疲劳性能的影响视为腐蚀环境加剧了每一次飞行载荷造成的疲劳损伤， 加剧的程度 可用疲劳损伤放大因子K表示， 若低空环境包含i种典型环境(i＝0， 1， ···， n， 其中i＝O 表示干燥大气环境)， 其中第j种典型环境的疲劳损伤放大因子为kj， 在实验室条件下开展 疲劳试验可分别获得战斗机结构在干燥大气环境和第j种 典型环境下的裂纹萌生寿命N0、 Nj， 则根据腐蚀不改变结构临界疲劳损伤的假设， 基于奥丁变换公式和Miner理论可建立如 下等式： 式中： σmax为等幅谱峰值， R为疲劳关键部位当量等 幅谱的应力比， 化简上式可得kj的表权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115114724 A 2达式： 若每种典型环境在真实低空环境中所占的比例为yi， 同时不考虑各种典型环境之间的 相互作用， 则低空环境的腐蚀放大系数K可视为各种腐蚀环境疲劳损伤放大因子ki的加权 平均： 由式(5)可见， 只要先测定战斗机服役地区低空环境中典型环境的种类和百分比， 然后 在典型环境中开展疲劳试验， 即可量 化分析低空环境对战斗 机疲劳性能的影响。 4.根据权利要求1所述的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 其特征在于， 由于战 斗机结构DFR是基于裂纹萌生寿命计算 获得的， 因此基于Miner理论可以计算得到不考虑腐 蚀影响时疲劳 关键部位从开始服役至失效过程中可承受的总疲劳损伤D总： D总＝DFRd1m·N0    (6) 式中： DFRdl为DFR折算至应力比为0时的当量过载， 下角标dl代表当量过载， m为损伤指 数取4； 计算当量过 载采用等寿命曲线法， 可用Go odman模型描述 等寿命关系的材 料： 式中： σm0为等寿命曲线与横轴的交点， 对于可用Gerber模型描述 等寿命关系的材 料： 式中： 地面停放时环境对结构疲劳性能的影响通过DFR退化规律表征， 将式(2)代入式(6)可 计算得到服役T年后结构可承受的总疲劳损伤D总T： 得到不考虑腐蚀影响时战斗 机结构每飞行小时需要承受的疲劳损伤D每小 时： D每小 时＝σmax， dlm·Nth   (9) 式中： 5.根据权利要求4所述的战斗机疲劳关键部位日历寿命设计方法， 其特征在于， 所述假 设战斗机飞行任务中低空飞行时间比例为a(0≤a≤1)， 则高空飞行时间比例为(1 ‑a)， 进而 每飞行小时中低空、 高空飞行对应的当量等幅谱循环次数分别为a.Nth、 (1‑a).Nth， 低空飞 行时腐蚀环境对结构疲劳性能的影响表现为腐蚀加剧了每一次飞行载荷造成的疲劳损伤； 高空飞行时结构不受环境的影响， 则考虑腐蚀环 境影响条件下的战斗机结构 每飞行小时需权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115114724 A 3