CN109592075A - 一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法 - Google Patents

一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、进行静力应变位移测量；步骤二、建立静力应变位移测量基本数据模板；步骤三、进行疲劳应变位移测量；步骤四、建立疲劳应变位移测量基本数据模板；步骤五、进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断；步骤六、进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断。本发明使用的理论依据正确，实施步骤清晰、简单、计算机易控制和实施，工程概念明确。本发明的提出解决了飞机结构疲劳试验中试验是否正常运行不易确定的难题。

Description

一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法
技术领域
本发明属于航空疲劳损伤容限试验领域，特别是涉及到一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法。
背景技术
飞机结构疲劳试验一般试验周期较长、测量数据量极大、试验状态不易监控、测量数据实时监控及分析难度大，疲劳试验是否有效持续稳定进行的结论不易给出。
在疲劳试验中，针对测量数据的分析，常规的做法是当试验完成一段时间后停试，专门留出时间对过去这一段时间中已测量应变和位移的有效性和稳定性进行分析和判断，但由于数据量极大、仅凭肉眼分析和观察、人为因素参与多、操作性不强、耗时太长。
针对飞机结构疲劳试验中测量数据量大、测量数据分析难度大、不易监控等特点，可以通过先建立静力应变位移测量基本数据模板、再建立疲劳应变位移测量基本数据模板、然后在正式疲劳试验中进行疲劳应变位移测量数据与疲劳应变位移测量基本数据模板对比、在静力应变位移测量数据与静力应变位移测量基本数据模板对比、最后经过数据的真伪鉴别和误差分析，给出飞机结构疲劳试验是否有效持续稳定进行的结论。
发明内容
本发明的目的是：提供一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法。
本发明的技术方案是：一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法，包括以下步骤：
步骤一、进行静力应变位移测量。在各波峰、波谷值载荷下进行静力应变位移测量，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)，N为载荷谱中波峰、波谷总个数，M为试验件中监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片个数，L为试验件中监控部位的位移测量点个数。
步骤二、建立静力应变位移测量基本数据模板。按照步骤一，重复3次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
步骤三、进行疲劳应变位移测量。按照疲劳载荷谱顺序、已确定的加载频率进行走谱，依次分别测量各波峰、波谷值瞬间的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值ε’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μ’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)。
步骤四、建立疲劳应变位移测量基本数据模板。按照步骤三，重复10次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
步骤五、进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断。在疲劳试验中需要进行静力测量时，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εεij和位移值μμij，并计算静力应变位移测量值与静力应变位移测量基本数据模板之间的相对误差η’ij和η”ij，判断η’ij和η”ij是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
步骤六、进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断。按照疲劳载荷谱顺序实时测量各波峰、波谷值瞬间监控部位的应变片应变值εε’ij和位移值μμ’ij，并实时计算疲劳应变位移测量值与疲劳应变位移测量基本数据模板之间的相对误差和判断和是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别即可。
本发明的优点是：
本发明提出了一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法，本发明针对飞机结构疲劳试验中试验是否有效持续稳定进行问题，从飞机结构疲劳试验的数据动态监控角度给出了一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法。本发明基于飞机结构疲劳试验中试验周期长、试验测量数据量大、试验数据不易对比和分析、试验数据真伪不易鉴别等特点，提出了一种先建立静力应变位移测量基本数据模板、再建立疲劳应变位移测量基本数据模板、然后在正式疲劳试验中进行疲劳应变位移测量数据与疲劳应变位移测量基本数据模板对比、静力应变位移测量数据与静力应变位移测量基本数据模板对比、最后经过数据的真伪鉴别和误差分析，给出飞机结构疲劳试验是否有效持续稳定进行的结论。本发明使用的理论依据正确，实施步骤清晰、简单、计算机易控制和实施，工程概念明确。本发明的提出解决了飞机结构疲劳试验中试验是否正常运行不易确定的难题。
附图说明
图1是疲劳载荷波峰波谷示意图；
图2是疲劳载荷一个波块示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，请参阅图1至图2。
如图1所示，为疲劳载荷波峰波谷示意图，图中按照波峰波谷的顺序，给出了疲劳试验4个波块的示意图。由4个波峰、4个波谷、时间轴、载荷值组成。
如图2所示，为疲劳载荷一个波块的示意图。
一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法，包括以下步骤：
步骤一、进行静力应变位移测量。在各波峰、波谷值载荷下进行静力应变位移测量，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)，N为载荷谱中波峰、波谷总个数，M为试验件中监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片个数，L为试验件中监控部位的位移测量点个数。
步骤二、建立静力应变位移测量基本数据模板。按照步骤二，重复3次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
步骤三、进行疲劳应变位移测量。按照疲劳载荷谱顺序、已确定的加载频率进行走谱，依次分别测量各波峰、波谷值瞬间的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值ε’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μ’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)。
步骤四、建立疲劳应变位移测量基本数据模板。按照步骤三，重复10次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
步骤五、进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断。在疲劳试验中需要进行静力测量时，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εεij和位移值μμij，并计算静力应变位移测量值与静力应变位移测量基本数据模板之间的相对误差η’ij和η”ij，判断η’ij和η”ij是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
步骤六、进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断。按照疲劳载荷谱顺序实时测量各波峰、波谷值瞬间监控部位的应变片应变值εε’ij和位移值μμ’ij，并实时计算疲劳应变位移测量值与疲劳应变位移测量基本数据模板之间的相对误差和判断和是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别即可。
实施例
下面以某一具体实例对本发明做进一步详细说明。
一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法，包括以下步骤：
已知：
载荷谱中波峰、波谷总个数N＝4(各载荷值依次为0N，1200N，－800N，1500N，－500N，0N)，试验件中监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片个数M＝1，位移测量点个数L＝1，疲劳走谱时每分钟经过的波块个数Z＝5。
步骤一、进行静力应变位移测量。在各波峰、波谷值载荷下进行静力应变位移测量，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)，N为载荷谱中波峰、波谷总个数，M为试验件中监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片个数，L为试验件中监控部位的位移测量点个数。
步骤二、建立静力应变位移测量基本数据模板。按照步骤二，重复3次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
静力 / 静力 载荷 载荷 载荷 载荷
/ / 序号 1200 -800 1500 -500
第1次静力 应变 1 2560 -1264 3060 -1001
第1次静力 位移 2 12.55 -8.63 15.78 -7.24
第2次静力 应变 1 2500 -1294 3160 -1101
第2次静力 位移 2 12.05 -8.13 14.98 -6.84
第3次静力 应变 1 2660 -1162 2968 -964
第3次静力 位移 2 13.21 -8.96 16.48 -7.87
3次平均值 应变 1 2573 -1240 3063 -1022
3次平均值 位移 2 12.60 -8.57 15.75 -7.32
步骤三、进行疲劳应变位移测量。按照疲劳载荷谱顺序、已确定的加载频率进行走谱，依次分别测量各波峰、波谷值瞬间的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值ε’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M)和位移值μ’ij,(i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L)。
步骤四、建立疲劳应变位移测量基本数据模板。按照步骤三，重复10次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
疲劳 / 疲劳 载荷 载荷 载荷 载荷
/ / 序号 1200 -800 1500 -500
第1次疲劳 应变 1 2560 -1264 3060 -1001
第1次疲劳 位移 2 12.55 -8.63 15.78 -7.04
第2次疲劳 应变 1 2500 -1294 3160 -1051
第2次疲劳 位移 2 12.05 -8.13 14.98 -6.8
第3次疲劳 应变 1 2660 -1172 2968 -964
第3次疲劳 位移 2 13.21 -8.96 16.48 -7.87
第4次疲劳 应变 1 2523 -1204 3045 -1021
第4次疲劳 位移 2 12.65 -8.63 15.68 -7.24
第5次疲劳 应变 1 2506 -1251 3198 -1108
第5次疲劳 位移 2 12.45 -8.13 14.88 -6.75
第6次疲劳 应变 1 2620 -1162 2978 -964
第6次疲劳 位移 2 13.71 -8.96 16.2 -7.87
第7次疲劳 应变 1 2660 -1244 3062 -1102
第7次疲劳 位移 2 12.05 -8.63 15.74 -7.22
第8次疲劳 应变 1 2520 -1304 3140 -1051
第8次疲劳 位移 2 12.25 -8.13 14.64 -6.84
第9次疲劳 应变 1 2610 -1145 2968 -964
第9次疲劳 位移 2 13.11 -8.96 16.41 -7.97
第10次疲劳 应变 1 2614 -1162 2985 -986
第10次疲劳 位移 2 13.21 -8.96 16.48 -7.57
10次平均值 应变 1 2581 -1204 3031 -1000
10次平均值 位移 2 12.86 -8.68 15.84 -7.46
步骤五、进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断。在疲劳试验中需要进行静力测量时，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位(含主要考核部位、载荷监控部位)的应变片应变值εεij和位移值μμij，并计算静力应变位移测量值与静力应变位移测量基本数据模板之间的相对误差η’ij和η”ij，经计算η’ij＝5.5％，η”ij＝6.1％，经判断，此时应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
根据相对误差分析，经判断，此时应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
步骤六、进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断。按照疲劳载荷谱顺序实时测量各波峰、波谷值瞬间监控部位的应变片应变值εε’ij和位移值μμ’ij，并实时计算疲劳应变位移测量值与疲劳应变位移测量基本数据模板之间的相对误差和经计算 经判断，此时应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
疲劳 / 载荷 载荷 载荷 载荷
/ / 1200 -800 1500 -500
疲劳平均值 应变 2581 -1204 3031 -1000
疲劳平均值 位移 12.86 -8.68 15.84 -7.46
当前测量值 应变 2866 -1012 3264 -1196
当前测量值 位移 14.26 -7.85 17.55 -6.59
相对误差 应变 11.0％ 15.9％ 7.7％ 19.6％
相对误差 位移 10.9％ 9.6％ 10.8％ 11.7％
根据相对误差分析，经判断，此时应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
本发明提出了一种飞机结构疲劳试验的数据动态监控方法，本发明针对飞机结构疲劳试验中试验是否有效持续稳定进行问题，从飞机结构疲劳试验的数据动态监控角度给出了一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法。本发明基于飞机结构疲劳试验中试验周期长、试验测量数据量大、试验数据不易对比和分析、试验数据真伪不易鉴别等特点，提出了一种先建立静力应变位移测量基本数据模板、再建立疲劳应变位移测量基本数据模板、然后在正式疲劳试验中进行疲劳应变位移测量数据与疲劳应变位移测量基本数据模板对比、静力应变位移测量数据与静力应变位移测量基本数据模板对比、最后经过数据的真伪鉴别和误差分析，给出飞机结构疲劳试验是否有效持续稳定进行的结论。本发明使用的理论依据正确，实施步骤清晰、简单、计算机易控制和实施，工程概念明确。本发明的提出解决了飞机结构疲劳试验中试验是否正常运行不易确定的难题。

Claims (7)

1.一种飞机结构疲劳试验测量数据的动态监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、进行静力应变位移测量；步骤二、建立静力应变位移测量基本数据模板；步骤三、进行疲劳应变位移测量；步骤四、建立疲劳应变位移测量基本数据模板；步骤五、进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断；步骤六、进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断。
2.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤一具体过程如下：
进行静力应变位移测量，在各波峰、波谷值载荷下进行静力应变位移测量，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位的应变片应变值εij,i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M、位移值μij,i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L，N为载荷谱中波峰、波谷总个数，M为试验件中监控部位的应变片个数，L为试验件中监控部位的位移测量点个数。
3.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤二具体过程如下：
建立静力应变位移测量基本数据模板，按照步骤一，重复3次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
4.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤三具体过程如下：
进行疲劳应变位移测量，按照疲劳载荷谱顺序、已确定的加载频率进行走谱，依次分别测量各波峰、波谷值瞬间的监控部位的应变片应变值ε’ij,i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,M、位移值μ’ij,i＝1,2,3......,N；j＝1,2,3,......,L。
5.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤四具体过程如下：
建立疲劳应变位移测量基本数据模板，按照步骤三，重复10次，分别计算各个应变测量值的平均值各个位移测量值的平均值其中，
6.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤五具体过程如下：
进行正式疲劳试验并进行静力误差计算和判断，在疲劳试验中需要进行静力测量时，按照疲劳载荷谱排列中顺序，依次分别按照静力应变位移测量要求，测量各个波峰、波谷值在其100％载荷下的监控部位的应变片应变值εεij和位移值μμij，并计算静力应变位移测量值与静力应变位移测量基本数据模板之间的相对误差η’ij和η”ij，判断η’ij和η”ij是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
7.如权利要求1所述的的动态监控方法，其特征在于，步骤六具体过程如下：
进行正式疲劳试验并进行疲劳误差计算和判断，按照疲劳载荷谱顺序实时测量各波峰、波谷值瞬间监控部位的应变片应变值εε’ij和位移值μμ’ij，并实时计算疲劳应变位移测量值与疲劳应变位移测量基本数据模板之间的相对误差和判断和是否满足或若满足，则应立刻停止试验并进行检查、排故和数据的真伪鉴别。
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