结构使用寿命评定的功能失效控制方法.pdfVIP

结构使用寿命评定的功能失效概率控制方法 刘小冬 刘文埏 (成都E机醒计研究所，成都610000){Jt京航空航天大学飞行器设计与应用，7学系．北京100083) 柏曩 (飞机结构的使用寿命一般取决于其疲劳／耐久性关键件的使用寿命，目前对可修复结构常 采用耐久性方法进行经济寿命评定，它主要是针对结构功能失效。本文以二项分布为基础， 对结构关键件功能失效概率、单机功能失效概率和机群功能失效概率分析计算模型以及基于 功能失效概率控制的结构使用寿命评定方法进行了研究。) 1关键件结构功能失效概率 关键件结构功能失效概率指的是关键件结构细节群的裂纹超越数超过给定的允许裂纹超 越数的概率。根据应力水平将一个耐久性关键件划分为m个应力区，给定经济修理极限a。， 第i个应力区中M个相同的细节对应于任意使用时间f时，裂纹超越概率烈f，f)认为是相同 的，细节的裂纹扩展是相互独立的。则第i应力区裂纹超越数脚，，)服从用二项分布 HN(i,t)=n】=c；p”(f，f)【l—p(i，f)】“‘1 (1) 式中，P【N(i,t)=n】表示N(i，f)等于n的概率。 N(i．0的均值与方差为 N(i，f)=Nip(i，f)，盯；“r)=ⅣJp(‘f)[1一p(i，f)】(2) (1)对于小细节群，允许裂纹超越数一般为1．在这种情况下，(1)式简化为 只(，)=尸【Ⅳ(f，f)=l】=Ⅳjp(i,t)O—p(i，，)】川。 (3) 从而在任意使用时闻，时，该关键件功能失效概率为 P(r)=∑0(r) (4) 纹超越数加)=∑Ⅳ(i，f)为正态变量，其数学期望与标准差分别为 。 ，。 、M 上(f)=∑Ⅳ(‘f)，o-L(f)=l∑口；(‘f)l (5) Jffil ＼，·1 ／ 如果给定的允许裂纹超越数为【叫-那么在任意使用时间t时结构功能失效概率为 胁叫出”=叫紫] ㈣ 437， 式中，中∞为标准正态分布函数。 2单机的功能失效概率 全机所有关键件中有一个功能失效即认为该机功能失效，此事件的概率就是单机功能失效 }1．，。．．．．}●-。。} 概率。一架飞机有置个关键件．各关键件按其细节群大小分别用(4)式或(6)式计算其功能失效 概率最(f)恤=l，…，足)，在任意使用时间t时整机功能失效概率为 f ∞)=1一兀[1一只(f)] (7) k=l 3 机群的功能失效概率控制与使用寿命评定 3．1机群的功能失效概率 一个机群中出现一架以上功能失效的飞机即认为该机群功能失效．此事件的概率就是机 群功能失效概率。不考虑飞机载荷谱的统计分散性，则在任意指定使用时间t时，该机群的 各单机的功能失效概率Q(f)相同，各单机发生功能失效情况也显然是统计独立的，因此，机 群中功能失效的b机架数服从二项分布，在任意指定使用时间t时机群功能失效概率为： (g) 昂(f)=Hs(t)≥1】=