一種座艙蓋有機玻璃外場使用故障容限的制定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于疲勞學(xué)領(lǐng)域，涉及一種座艙蓋有機玻璃外場使用故障容限的制定方法，其特征在于，包括如下步驟：確定座艙蓋有機玻璃典型的故障模式，預(yù)制座艙蓋玻璃拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣、故障玻璃元件試驗件以及故障修復(fù)后有機玻璃試驗件，進行帶缺陷以及不帶缺陷座艙蓋玻璃老化試驗，應(yīng)用老化后的試驗件進行疲勞性能測試，編制座艙蓋疲勞載荷譜，建立座艙蓋疲勞細(xì)節(jié)分析模型，計算疲勞載荷譜下座艙蓋有機玻璃應(yīng)力譜，采用元件疲勞性能測試數(shù)據(jù)對座艙蓋有機玻璃壽命進行估算，根據(jù)估算結(jié)果給出座艙蓋玻璃在目標(biāo)壽命下的故障容限。本發(fā)明能大幅度地提高座艙蓋的使用效率，減少維修費用，并能夠保證使用安全，具有重要意義，經(jīng)濟效益顯著。
【專利說明】一種座艙蓋有機玻璃外場使用故障容限的制定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于飛機疲勞學(xué)領(lǐng)域，涉及一種座艙蓋有機玻璃外場使用故障容限的制定 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 座艙蓋有機玻璃在外場使用過程中，由于受到的載荷作用、風(fēng)沙吹襲、維護過程疏 忽和磕碰不可避免的會出現(xiàn)各種損傷，而以往針對座艙蓋有機玻璃表面出現(xiàn)的損傷通常采 用兩種處理方式：出現(xiàn)故障就打磨處理或是憑經(jīng)驗給出是否處理的意見。第一種方式能夠 保證座艙蓋的使用安全，但浪費大量的人力物力，限制了座艙蓋的使用；第二種方式給出的 修理標(biāo)準(zhǔn)可能過于保守或過于危險，不能確保座艙蓋的使用安全。本發(fā)明的優(yōu)點是：應(yīng)用試 驗與分析相結(jié)合的方法確定座艙蓋有機玻璃的故障容限，能夠大幅度地提高座艙蓋的使用 效率，減少維修費用，并能夠保證使用安全，具有重要意義，經(jīng)濟效益顯著。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提出一種座艙蓋有機玻璃使用故障容限的制定方法，能夠簡單、 準(zhǔn)確地進行疲勞分析，給出座艙蓋有機玻璃的使用故障標(biāo)準(zhǔn)，工作流程見圖1。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種座艙蓋有機玻璃使用故障容限的制定方法，其特征在 于，包括如下步驟：
[0005] 第一，預(yù)制有機玻璃拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣、帶劃傷和銀紋故障的有機玻璃試驗件以 及故障修復(fù)后有機玻璃試驗件；
[0006] 第二，進行有機玻璃老化試驗；
[0007] 第三，應(yīng)用老化后的有機玻璃試驗件進行疲勞性能測試；
[0008] 第四，編制座艙蓋疲勞載荷譜；
[0009] 第五，建立座艙蓋疲勞細(xì)節(jié)有限元分析模型；
[0010] 第六，計算疲勞載荷譜下座艙蓋有機玻璃應(yīng)力譜；
[0011] 第七，采用試驗件疲勞性能測試數(shù)據(jù)對座艙蓋有機玻璃壽命進行估算；
[0012] 估算采用線性累積損傷理論進行，損傷計算公式為：
[0013]D.i二-^⑴
[0014]式中A為損傷
[0015]IIi為載荷譜中各剖面的循環(huán)次數(shù)；
[0016]Ni為應(yīng)力譜對應(yīng)結(jié)構(gòu)S-N中的循環(huán)次數(shù)；
[0017] i為對應(yīng)載荷譜中的各剖面。
[0018] 確定估算壽命為：
[0019] 7? ⑵
[0020] 式中：f為分散系數(shù)；
[0021]Tmb為座艙蓋目標(biāo)壽命。
[0022] 分別采用不帶缺陷、帶缺陷和缺陷修復(fù)后的座艙蓋玻璃元件疲勞性能數(shù)據(jù)對座艙 蓋有機玻璃進行壽命估算，得到不同深度缺陷座艙蓋有機玻璃的估算壽命。
[0023] 第九，根據(jù)估算結(jié)果給出座艙蓋玻璃在目標(biāo)壽命下的故障容限
[0024] 根據(jù)各種損傷深度座艙蓋有機玻璃的壽命計算結(jié)果與壽命指標(biāo)相比較，如T <Tmb，則該缺陷深度下估算壽命不能滿足壽命指標(biāo)的要求，需對缺陷進行修理，由此確定座 艙蓋有機玻璃的故障容限。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點是：應(yīng)用試驗與分析相結(jié)合的方法對帶故障的座艙蓋有機玻璃進行 壽命評估，過程比較簡單，該方法符合傳統(tǒng)強度校核理念，利于強度工程師理解和掌握。計 算工作量也相對較少，能夠準(zhǔn)確的給出方便外場操作的座艙蓋使用故障容限，節(jié)約了維修 成本，具有重要意義，經(jīng)濟效益顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是座艙蓋有機玻璃故障容限制定流程圖
[0027] 圖2是有機玻璃拉伸疲勞典型元件圖
[0028]圖3是帶劃傷有機玻璃拉伸疲勞典型元件圖

【具體實施方式】
[0029] 下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述。
[0030] 下面給出了某座艙蓋有機玻璃使用故障容限制定的例子。
[0031] 首先，確定座艙蓋有機玻璃典型的故障模式
[0032] 經(jīng)過調(diào)研和分析，確定了使用過程中座艙蓋玻璃出現(xiàn)過的典型故障形式：銀紋和 劃傷，以及缺陷可能出現(xiàn)的深度范圍。
[0033] 第一，預(yù)制座艙蓋有機玻璃拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣、故障玻璃元件試驗件以及故障修 復(fù)后有機玻璃試驗件
[0034] 試驗件的加工方法如下：
[0035]1)首先預(yù)制座艙蓋玻璃拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣，見圖2 ;
[0036]2)典型劃傷試驗件是在拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣的基礎(chǔ)上采用刻刀固定深度和劃痕的 寬度，沿試驗件軸線方向劃出不同角度的劃痕，典型試樣見圖3;
[0037] 3)典型銀紋試樣是將拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣放置到彎曲試驗機上，在工作段涂刷丙酮 等有機溶劑，加載后預(yù)制銀紋；
[0038] 4)修復(fù)后試樣是在預(yù)制好典型劃傷及銀紋試樣的基礎(chǔ)上采用研磨拋光的方式消 除缺陷，根據(jù)缺陷的深度不同，預(yù)制出不同厚度的修復(fù)后試樣。
[0039] 第二，進行座艙蓋玻璃老化試驗
[0040] 根據(jù)座艙蓋使用壽命的要求，對座艙蓋玻璃試驗件進行老化試驗，老化時間與座 艙蓋目標(biāo)壽命時間一致。
[0041] 第三，應(yīng)用老化后的試驗件進行疲勞性能測試
[0042] 將老化后的試驗件進行拉伸疲勞性能測試，確定不同缺陷形式及缺陷深度座艙蓋 玻璃老化后的疲勞性能。
[0043] 不同深度劃傷有機玻璃常溫拉伸疲勞條件疲勞極限見表1。
[0044] 表1不同深度劃傷有機玻璃常溫拉伸疲勞條件疲勞極限
[0045]

【權(quán)利要求】
I. 一種座艙蓋有機玻璃使用故障容限的制定方法，座艙蓋有機玻璃典型的故障模式為 劃傷和銀紋，其特征在于，包括如下步驟： 第一，預(yù)制有機玻璃拉伸疲勞標(biāo)準(zhǔn)試樣、帶劃傷和銀紋故障的有機玻璃試驗件以及故 障修復(fù)后有機玻璃試驗件； 第二，進行有機玻璃老化試驗； 第三，應(yīng)用老化后的有機玻璃試驗件進行疲勞性能測試； 第四，編制座艙蓋疲勞載荷譜； 第五，建立座艙蓋疲勞細(xì)節(jié)有限元分析模型； 第六，計算疲勞載荷譜下座艙蓋有機玻璃應(yīng)力譜； 第七,采用試驗件疲勞性能測試數(shù)據(jù)對座艙蓋有機玻璃壽命進行估算； 估算采用線性累積損傷理論進行，損傷計算公式為： A=- (1) Ni 式中A為損傷 Ili為載荷譜中各剖面的循環(huán)次數(shù)； Ni為應(yīng)力譜對應(yīng)結(jié)構(gòu)S-N中的循環(huán)次數(shù)； i為對應(yīng)載荷譜中的各剖面； 確定估算壽命為： T = - C2) /?Σα 式中：f為分散系數(shù)； Tmb為座艙蓋目標(biāo)壽命； 分別采用不帶缺陷、帶缺陷和缺陷修復(fù)后的座艙蓋玻璃元件疲勞性能數(shù)據(jù)對座艙蓋有 機玻璃進行壽命估算，得到不同深度缺陷座艙蓋有機玻璃的估算壽命； 第八，根據(jù)估算結(jié)果給出座艙蓋玻璃在目標(biāo)壽命下的故障容限 根據(jù)各種損傷深度座艙蓋有機玻璃的壽命計算結(jié)果與壽命指標(biāo)相比較，如T < Tmb，則 該缺陷深度下估算壽命不能滿足壽命指標(biāo)的要求，需對缺陷進行修理，由此確定座艙蓋有 機玻璃的故障容限。
【文檔編號】G01N33/38GK104318044SQ201410153966
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王佳瑩, 于金苓, 王石磊, 蘇昱逢 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所