飛行器結(jié)構(gòu)可靠性分析與優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、飛行器工作環(huán)境復(fù)雜，影響其結(jié)構(gòu)安全的不確定因素很多，例如結(jié)構(gòu)中用的材料物理性能數(shù)據(jù)可能與實際的有所差別；名義尺寸也可能與實際的不完全一致；計算模型中引用一些假設(shè)也會使實際計算模式與實際情況有所偏離等等。而飛行器一般價值昂貴，結(jié)構(gòu)失效后會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，甚至危及飛行員與旅客的生命安全。因此，對于飛行器三維空間結(jié)構(gòu)進行隨機分析并評價其可靠性是非常有必要。目前結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在靜載作用下失效和疲勞載荷作用下失效以及剛度失效這幾種情況下的可靠性大多

2、是分別予以考慮的。但對于飛行器結(jié)構(gòu)來說非常有可能出現(xiàn)幾種失效模式的混合情況。例如因較小的疲勞載荷引起一定的疲勞損傷并造成極限承載能力的下降，又因極限載荷而引起結(jié)構(gòu)的完全破壞。另外，這幾種失效模式之間由于某些參數(shù)之間存在相關(guān)性，因此在結(jié)構(gòu)可靠性分析時，必須同時考慮這幾種失效形式才能真正反映結(jié)構(gòu)的實際情況。本文在這方面作了一些嘗試，主要內(nèi)容如下 1.進一步完善結(jié)構(gòu)可靠性指標的計算方法，提高了結(jié)構(gòu)可靠性的計算精度。對復(fù)合材料層合板綜合

3、考慮面內(nèi)和分層失效的可靠性分析方法進行了初步的探討。給出條件概率所對應(yīng)的安全余量的寫法，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在一定條件的可靠性分析提供理論基礎(chǔ)。 2.討論了疲勞載荷對結(jié)構(gòu)抗力和剛度的影響，給出了在疲勞載荷作用下構(gòu)件抗力和剛度與由疲勞載荷引起的隨機裂紋或累積損傷之間的關(guān)系，分析了構(gòu)件剩余抗力和剛度的數(shù)字特征。 3.給出了在環(huán)境載荷(包括靜載和疲勞載荷)及結(jié)構(gòu)本身(包括元件強度、彈性模量、幾 何尺寸等)的隨機條件下，綜合考慮靜

4、載和疲勞載荷作用下的隨機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析方法。該方法分析了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中每一個單元在靜載和疲勞載荷作用下的失效形式，制定了單元失效形式的判別準則；考慮了靜強度、剛度和疲勞失效模式之間的耦合關(guān)系、失效過程中靜強度和疲勞失效的先后順序?qū)Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性的影響。數(shù)值算例表明，該方法比通?？紤]單一失效模式(或靜載、或剛度、或疲勞失效等)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析更逼近真實情況，符合工程結(jié)構(gòu)的實際失效機理，提高了結(jié)構(gòu)分析和計算精度，即保障了結(jié)構(gòu)安全又節(jié)約費