本技術(shù)屬于飛機結(jié)構(gòu)強度設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定方法。

背景技術(shù)：

1、隨著飛機結(jié)構(gòu)強度技術(shù)體系的逐漸完善，結(jié)構(gòu)強度從過去單一的安全性，發(fā)展為安全性、穩(wěn)定性、可靠性、舒適性以及環(huán)境適應(yīng)性的綜合。未來民機服役的環(huán)境將更加復(fù)雜，在設(shè)計時需要考慮飛行中所有影響安全的因素，對結(jié)構(gòu)強度的要求已經(jīng)從定性評價逐漸發(fā)展成為定量評價。

2、目前的飛機結(jié)構(gòu)強度評價因缺乏指標(biāo)體系的引導(dǎo)，無法準確定量給出結(jié)構(gòu)強度的性能及體系化的剩余強度數(shù)值，已成為制約民機正向設(shè)計的重要瓶頸。另外，在飛機結(jié)構(gòu)強度的綜合評定方法方面，由于強度評定指標(biāo)體系的覆蓋性不足，缺少相應(yīng)的打分評定策略，一般進行強度性能的定性評價，無法給出各個細節(jié)結(jié)構(gòu)強度指標(biāo)的定量評價，難以為民機結(jié)構(gòu)的全面、精細化、定量評定提供支持。

3、因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供了一種基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個問題。

2、本技術(shù)的技術(shù)方案是：

3、一種基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定方法，包括：

4、步驟一、構(gòu)建飛機結(jié)構(gòu)靜強度指標(biāo)體系，包括：

5、將整機劃分為多個機體結(jié)構(gòu)；

6、確定每個所述機體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的飛機結(jié)構(gòu)靜強度指標(biāo)，所述飛機結(jié)構(gòu)靜強度指標(biāo)包括具有層級關(guān)系的一級強度指標(biāo)和二級力學(xué)性能指標(biāo)；

7、步驟二、對所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力進行量化表征；

8、步驟三、通過整機虛擬試驗獲取所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的工作應(yīng)力；

9、步驟四、根據(jù)所述許用應(yīng)力以及所述工作應(yīng)力，計算所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的工作安全裕度；

10、步驟五、獲取所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的設(shè)計安全裕度，并根據(jù)所述工作安全裕度與所述設(shè)計安全裕度的數(shù)據(jù)相關(guān)性，對所述一級強度指標(biāo)進行打分；

11、步驟六、根據(jù)所述一級強度指標(biāo)對所述機體結(jié)構(gòu)進行打分，根據(jù)所述機體結(jié)構(gòu)的分數(shù)進行飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定。

12、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟一中，將整機劃分為多個機體結(jié)構(gòu)，包括：

13、將整機劃分為多個機體結(jié)構(gòu)，所述機體結(jié)構(gòu)包括：機翼結(jié)構(gòu)、機身結(jié)構(gòu)、副翼結(jié)構(gòu)、襟翼結(jié)構(gòu)、升降舵結(jié)構(gòu)、方向舵結(jié)構(gòu)、支架及起落架結(jié)構(gòu)；

14、確定每個所述機體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的飛機結(jié)構(gòu)靜強度指標(biāo)，包括：

15、所述機翼結(jié)構(gòu)和所述機身結(jié)構(gòu)對應(yīng)的一級強度指標(biāo)包括：壁板強度、梁及肋強度、框強度、關(guān)鍵連接強度、開口強度；

16、所述副翼結(jié)構(gòu)、所述襟翼結(jié)構(gòu)、所述升降舵結(jié)構(gòu)和所述方向舵結(jié)構(gòu)對應(yīng)的一級強度指標(biāo)包括：壁板強度、梁及肋強度、框強度、關(guān)鍵連接強度；

17、所述支架及起落架結(jié)構(gòu)對應(yīng)的一級強度指標(biāo)包括：關(guān)鍵連接強度；

18、所述壁板強度對應(yīng)的二級力學(xué)性能指標(biāo)包括：壁板拉伸強度、壁板壓縮強度、壁板剪切強度、壁板壓剪屈曲、壁板拉剪屈曲；

19、所述梁及肋強度對應(yīng)的二級力學(xué)性能指標(biāo)包括：緣條拉伸強度、腹板穩(wěn)定性、腹板強度；

20、所述框強度對應(yīng)的二級力學(xué)性能指標(biāo)包括：框緣條拉伸強度、框緣條壓縮強度、框腹板拉伸強度、框腹板壓縮強度、筋條拉伸強度、筋條壓縮強度；

21、所述關(guān)鍵連接強度對應(yīng)的二級力學(xué)性能指標(biāo)包括：連接本體強度、連接區(qū)強度；

22、所述開口強度對應(yīng)的二級力學(xué)性能指標(biāo)包括：開孔板強度、加強口強度。

23、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟二中，對所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力進行量化表征，包括：

24、確定各個所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力的量化表征方式，包括：

25、所述壁板拉伸強度、所述緣條拉伸強度、所述框緣條拉伸強度、所述框腹板拉伸強度和所述筋條拉伸強度的許用應(yīng)力采用拉伸極限應(yīng)力進行量化表征；

26、所述壁板壓縮強度、所述框緣條壓縮強度、所述框腹板壓縮強度和所述筋條壓縮強度的許用應(yīng)力采用壓損應(yīng)力進行量化表征；

27、所述壁板剪切強度和所述腹板強度的許用應(yīng)力采用剪切極限應(yīng)力進行量化表征；

28、所述壁板壓剪屈曲、所述壁板拉剪屈曲和所述腹板穩(wěn)定性的許用應(yīng)力采用臨界屈曲應(yīng)力進行量化表征；

29、所述連接本體強度和所述開孔板強度的許用應(yīng)力采用最大許用剪切應(yīng)力進行量化表征；

30、所述連接區(qū)強度的許用應(yīng)力采用擠壓應(yīng)力進行量化表征；

31、所述加強口強度的許用應(yīng)力采用平均縱向正應(yīng)力進行量化表征；

32、根據(jù)各個所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力的量化表征方式，通過理論公式分別計算出各個所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力；

33、根據(jù)以上方式，獲取第k個機體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的n個一級強度指標(biāo)在第j個載荷工況下的所有二級力學(xué)性能指標(biāo)的許用應(yīng)力。

34、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟三中，通過整機虛擬試驗獲取所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的工作應(yīng)力，包括：

35、構(gòu)建整機虛擬試驗有限元模型；

36、在所述整機虛擬試驗有限元模型上施加約束；

37、在所述整機虛擬試驗有限元模型上布置載荷施加點，在所述載荷施加點施加載荷，由初始載荷逐步增加至150%限制載荷，并分別獲取在第j個載荷工況下的整機應(yīng)力分布；

38、從整機應(yīng)力分布中提取150%限制載荷下的拉伸極限應(yīng)力作為所述壁板拉伸強度、所述緣條拉伸強度、所述框緣條拉伸強度、所述框腹板拉伸強度和所述筋條拉伸強度的工作應(yīng)力；

39、從整機應(yīng)力分布中提取150%限制載荷下的壓縮極限應(yīng)力作為所述壁板壓縮強度、框緣條壓縮強度、框腹板壓縮強度和筋條壓縮強度的工作應(yīng)力；

40、從整機應(yīng)力分布中提取150%限制載荷下的最大剪切應(yīng)力作為所述壁板剪切強度的工作應(yīng)力；

41、從整機應(yīng)力分布中提取壓剪復(fù)合載荷下的壓縮應(yīng)力和剪切應(yīng)力，將壓縮應(yīng)力和剪切應(yīng)力的計算結(jié)果作為所述壁板壓剪屈曲的工作應(yīng)力；

42、從整機應(yīng)力分布中提取拉剪復(fù)合載荷下的拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力，將拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力的計算結(jié)果作為所述壁板拉剪屈曲的工作應(yīng)力；

43、從整機應(yīng)力分布中提取腹板的臨界屈曲應(yīng)力作為所述腹板穩(wěn)定性的工作應(yīng)力；

44、從整機應(yīng)力分布中提取腹板的最大剪切應(yīng)力作為所述腹板強度的工作應(yīng)力；

45、從整機應(yīng)力分布中提取連接處的最大剪切應(yīng)力作為所述連接本體強度的工作應(yīng)力；

46、從整機應(yīng)力分布中提取連接處的最大擠壓應(yīng)力作為所述連接區(qū)強度的工作應(yīng)力；

47、從整機應(yīng)力分布中提取開孔板處的最大剪切應(yīng)力作為所述開孔板強度的工作應(yīng)力；

48、從整機應(yīng)力分布中提取加強口處的平均縱向正應(yīng)力作為所述加強口強度的工作應(yīng)力；

49、根據(jù)以上方式，獲取第k個機體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的n個一級強度指標(biāo)在第j個載荷工況下的所有二級力學(xué)性能指標(biāo)的工作應(yīng)力。

50、在本技術(shù)的至少一個實施例中，在所述整機虛擬試驗有限元模型上施加約束，包括：

51、在所述整機虛擬試驗有限元模型上施加垂向約束、俯仰約束、滾轉(zhuǎn)約束、航向約束、偏航約束、側(cè)向約束。

52、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟四中，根據(jù)所述許用應(yīng)力以及所述工作應(yīng)力，計算所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的工作安全裕度，所述工作安全裕度為：

53、；

54、其中，為工作安全裕度，為許用應(yīng)力，為工作應(yīng)力。

55、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟五中，獲取所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的設(shè)計安全裕度，并根據(jù)所述工作安全裕度與所述設(shè)計安全裕度的數(shù)據(jù)相關(guān)性，對所述一級強度指標(biāo)進行打分，包括：

56、獲取所述二級力學(xué)性能指標(biāo)的設(shè)計安全裕度；

57、對所述設(shè)計安全裕度進行歸一化處理：

58、；

59、其中，為歸一化的設(shè)計安全裕度，為設(shè)計安全裕度；

60、對所述工作安全裕度進行歸一化處理：

61、；

62、其中，為歸一化的工作安全裕度，為工作安全裕度；

63、根據(jù)歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的絕對差，計算第一打分因子：

64、；

65、；

66、其中，為歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的絕對差，為第一打分因子，為分辨系數(shù)；

67、根據(jù)歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的斜率均方根誤差，計算第二打分因子，包括：

68、計算歸一化的設(shè)計安全裕度的斜率：

69、；

70、計算歸一化的工作安全裕度的斜率：

71、；

72、計算歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的斜率差值：

73、；

74、計算斜率均方根誤差：

75、；

76、計算第二打分因子：

77、；

78、其中，為歸一化的設(shè)計安全裕度的斜率，為歸一化的工作安全裕度的斜率，為歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的斜率差值，rmsd為斜率均方根誤差，為第二打分因子；

79、根據(jù)歸一化的設(shè)計安全裕度與工作安全裕度的面積差，計算第三打分因子：

80、；

81、；

82、；

83、其中，為歸一化的設(shè)計安全裕度的面積，為歸一化的設(shè)計安全裕度的編號，為歸一化的工作安全裕度的面積，為歸一化的工作安全裕度的編號，為第三打分因子；

84、根據(jù)所述第一打分因子、所述第二打分因子、所述第三打分因子，計算所述一級強度指標(biāo)的分數(shù)：

85、；

86、其中，為一級強度指標(biāo)的分值，、、為權(quán)重系數(shù)。

87、在本技術(shù)的至少一個實施例中，步驟六中，根據(jù)所述一級強度指標(biāo)對所述機體結(jié)構(gòu)進行打分，根據(jù)所述機體結(jié)構(gòu)的分數(shù)進行飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定，包括：

88、將第k個機體結(jié)構(gòu)和第k個機體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的n個一級強度指標(biāo)作為影響要素，構(gòu)建影響要素集：

89、；

90、其中， x為影響要素集， x1、 x2、…、 xn+1為影響要素；

91、根據(jù)兩個影響要素之間的直接影響度，構(gòu)建直接影響矩陣：

92、；

93、其中， a為直接影響矩陣，直接影響矩陣中的元素表示影響要素 x i對影響要素 x j的直接影響度；

94、對直接影響矩陣進行規(guī)范化處理，得到規(guī)范化直接影響矩陣：

95、；

96、；

97、；

98、規(guī)范化直接影響矩陣中的元素滿足：

99、；

100、；

101、其中， g為規(guī)范化直接影響矩陣， g ij為規(guī)范化直接影響矩陣中的元素；

102、根據(jù)規(guī)范化直接影響矩陣計算綜合影響矩陣：

103、；

104、其中， t為綜合影響矩陣， i為單位矩陣；

105、根據(jù)綜合影響矩陣，分別計算綜合影響矩陣中各個元素的綜合影響度和綜合被影響度：

106、；

107、；

108、其中， f i為綜合影響度， e i為綜合被影響度， t ij、 t ji為綜合影響矩陣中的元素；

109、根據(jù)綜合影響度和綜合被影響度，計算原因度：

110、；

111、其中， h i為原因度；

112、根據(jù)原因度計算一級強度指標(biāo)對機體結(jié)構(gòu)的影響權(quán)重：

113、；

114、其中，為影響權(quán)重；

115、根據(jù)以上方式，獲取n個一級強度指標(biāo)對第k個機體結(jié)構(gòu)的影響權(quán)重集：

116、；

117、其中，為影響權(quán)重集；

118、計算第k個機體結(jié)構(gòu)的分數(shù)：

119、；

120、其中，為第k個機體結(jié)構(gòu)的分數(shù)；

121、根據(jù)所述機體結(jié)構(gòu)的分數(shù)進行飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定。

122、在本技術(shù)的至少一個實施例中，還包括步驟七、根據(jù)所述機體結(jié)構(gòu)對整機進行打分，根據(jù)整機的分數(shù)進行整機靜強度綜合評定。

123、發(fā)明至少存在以下有益技術(shù)效果：

124、本技術(shù)的基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的飛機結(jié)構(gòu)靜強度綜合評定方法，能夠給出飛機各個部件乃至整機的靜強度綜合量化評定結(jié)果，提高了靜強度綜合評定的可量化性、客觀性、準確性。