本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，特別涉及一種考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、直升機(jī)的使用發(fā)展提出了折疊和系留過載的任務(wù)需求，槳葉銷作為直升機(jī)旋翼系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，評(píng)估折疊和系留過載對(duì)槳葉銷疲勞壽命的影響，對(duì)直升機(jī)的飛行安全十分重要。對(duì)于直升機(jī)槳葉銷，目前?？紤]無微動(dòng)磨蝕和有微動(dòng)磨蝕的工作模式，采用安全疲勞設(shè)計(jì)方法進(jìn)行壽命評(píng)估，尚無成熟的技術(shù)分析折疊和系留過載過程對(duì)槳葉銷疲勞壽命的影響，需要進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明考慮槳葉折疊中槳葉自重、陸地風(fēng)載和人工操作的影響，提出了槳葉銷最大擠壓載荷及最大局部應(yīng)力的分析方法；考慮系留過程中最大垂向過載和夾持端槳葉下拉力的影響，提出槳葉銷最大擠壓載荷及最大局部應(yīng)力的分析方法。在此基礎(chǔ)上，考慮無微動(dòng)磨蝕和有微動(dòng)磨蝕的影響，提出直升機(jī)槳葉銷疲勞損傷和疲勞壽命的評(píng)估方法，為折疊和系留過載下直升機(jī)旋翼關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)提供幫助。

2、技術(shù)方案

3、一種考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命評(píng)估方法，步驟如下：

4、步驟一：評(píng)估槳葉折疊狀態(tài)下的槳葉銷載荷及疲勞損傷；

5、步驟二：評(píng)估系留過載下槳葉銷載荷及疲勞損傷；

6、步驟三：評(píng)估折疊狀態(tài)疊加系留過載下的槳葉銷疲勞壽命。

7、進(jìn)一步，步驟一中，過程如下：

8、根據(jù)槳葉銷承受槳葉自重、陸地風(fēng)載和人工操作引起的最危險(xiǎn)彎矩，計(jì)算槳葉銷最大擠壓載荷f1；

9、根據(jù)剪切和彎曲變形，計(jì)算槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax1；

10、采用等壽命模型對(duì)最大局部應(yīng)力σmax1進(jìn)行修正，得槳葉銷低周等效動(dòng)應(yīng)力；

11、根據(jù)槳葉銷的低周等效動(dòng)應(yīng)力σaeq1，采用疲勞性能stromyer模型，結(jié)合槳葉銷的材料性能參數(shù)，計(jì)算折疊中槳葉銷的無微動(dòng)磨蝕的低周壽命循環(huán)數(shù)n1-，以及有微動(dòng)磨蝕的低周壽命循環(huán)數(shù)n1+；

12、基于miner累積損傷理論，計(jì)算在無微動(dòng)磨蝕模式下，槳葉折疊中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d1-和有微動(dòng)磨蝕模式下，槳葉折疊中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d1+。

13、進(jìn)一步，步驟二中，過程如下：

14、系留時(shí)，直升機(jī)旋翼槳葉兩端約束，一端通過槳葉銷固定在對(duì)接面上，另一端夾持在工裝夾具上，

15、根據(jù)系留過程中最大的垂向過載載荷fg和夾持端限制槳葉下拉所產(chǎn)生的拉力f0，計(jì)算槳葉對(duì)接面處承受的約束彎矩my′；

16、由于直升機(jī)空運(yùn)中各片槳葉的夾持方式不同，因此分別計(jì)算每片槳葉各自對(duì)接面處承受的約束彎矩并得到其中的最大約束彎矩my′,max；

17、根據(jù)最大約束彎矩my′,max計(jì)算槳葉銷承受的最大擠壓載荷f2；

18、考慮剪切和彎曲變形，計(jì)算系留過載中槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax2；

19、計(jì)算系留過載下槳葉銷的無微動(dòng)磨蝕的低周壽命循環(huán)數(shù)n2-，以及有微動(dòng)磨蝕的低周壽命循環(huán)數(shù)n2+；

20、計(jì)算無微動(dòng)磨蝕模式下系留過載中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d2和有微動(dòng)磨蝕模式下，槳葉系留過載中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d2+。

21、進(jìn)一步，步驟三中，過程如下：

22、基于miner累積損傷理論，在無微動(dòng)磨蝕模式下，計(jì)算考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命t-；

23、基于miner累積損傷理論，在有微動(dòng)磨蝕模式下，計(jì)算考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命t+；

24、考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命為t-和t+中的最小值。

25、進(jìn)一步，槳葉銷最大擠壓載荷f1公式如下：

26、

27、式中，m為槳葉質(zhì)量；g＝9.8m/s2；my,wind為陸地風(fēng)載引起的槳葉銷處的揮舞彎矩，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果確定；fmanual為人工操縱載荷，一般取100n；l為槳葉尖端距槳根距離，l1為槳葉重心距槳根距離；h為上下耳片距離；

28、槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax1公式如下：

29、

30、式中，d和d分別為槳葉銷外徑和內(nèi)徑；

31、槳葉銷低周等效動(dòng)應(yīng)力公式如下：

32、

33、式中，r0.2為材料的屈服強(qiáng)度；

34、無微動(dòng)磨蝕模式下，槳葉折疊中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d1-公式如下：

35、

36、有微動(dòng)磨蝕模式下，槳葉折疊中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d1+公式如下：

37、

38、tflight為旋翼槳葉銷的使用壽命，單位為飛行小時(shí)，n1為在使用壽命期間可進(jìn)行槳葉折疊的次數(shù)。

39、進(jìn)一步，葉對(duì)接面處承受的約束彎矩my′公式如下：

40、

41、l2為槳葉重心距空運(yùn)中槳葉尖端夾持工裝的距離；

42、槳葉銷承受的最大擠壓載荷f2公式如下：

43、

44、系留過載中槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax2公式如下：

45、

46、無微動(dòng)磨蝕模式下系留過載中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d2-公式如下：

47、

48、有微動(dòng)磨蝕模式下系留過載中槳葉銷每飛行小時(shí)所造成的疲勞損傷d2+公式如下：

49、

50、進(jìn)一步，在無微動(dòng)磨蝕模式下，考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命t-公式如下：

51、

52、在有微動(dòng)磨蝕模式下，考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命t+公式如下：

53、

54、綜上所述，本發(fā)明的有益效果如下：

55、考慮槳葉折疊中槳葉自重、陸地風(fēng)載和人工操作的影響，提出槳葉銷最大擠壓載荷及最大局部應(yīng)力的分析方法?？紤]系留過程中最大垂向過載和夾持端槳葉下拉力的影響，提出槳葉銷最大擠壓載荷及最大局部應(yīng)力的分析方法?？紤]無微動(dòng)磨蝕和有微動(dòng)磨蝕的影響，提出直升機(jī)槳葉銷疲勞損傷和疲勞壽命的評(píng)估方法，為折疊和系留過載下直升機(jī)旋翼關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)提供幫助。

56、1)考慮槳葉折疊中槳葉自重、陸地風(fēng)載和人工操作的影響，提出槳葉銷承受最大擠壓載荷f1表示方法，給出槳葉折疊中槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax1分析方法。

57、2)考慮系留過程中最大垂向過載和夾持端槳葉下拉力的影響，提出槳葉銷承受最大擠壓載荷f2表示方法，給出系留過載中槳葉銷承受的最大局部應(yīng)力σmax2分析方法。

58、3)采用等壽命模型進(jìn)行載荷修正，根據(jù)疲勞性能stromyer模型和miner累積損傷理論，提出了在無微動(dòng)磨蝕和有微動(dòng)磨蝕下考慮折疊及系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞損傷和壽命的評(píng)估方法，為折疊和系留過載下直升機(jī)旋翼關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)提供幫助。

技術(shù)特征：

1.一種考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟一中，過程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：步驟二中，過程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟三中，過程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：在有微動(dòng)磨蝕模式下，考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命t+公式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種考慮折疊和系留過載的直升機(jī)槳葉銷疲勞壽命評(píng)估方法，步驟如下：步驟一：評(píng)估槳葉折疊狀態(tài)下的槳葉銷載荷及疲勞損傷；步驟二：評(píng)估系留過載下槳葉銷載荷及疲勞損傷；步驟三：評(píng)估折疊狀態(tài)疊加系留過載下的槳葉銷疲勞壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：程雄,朱敏峰,鄭潤昊,穆軍武,劉牧東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6