CN114357378B 一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法 （中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所）

道1610号成都飞机设计研究所计划发一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结体涉及一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机险分析，将各种不确定性变量/因素纳入结构健内出现疲劳断裂/失效的风险程度；同时采用贝叶斯推理方法融合外场使用和维护数据以更新2S1：根据飞行参数获取单机实际使用载荷谱并S2：根据步骤S1中得到的单机实际使用载荷谱和未i<X0其中，f(a)为检查前的裂纹尺寸先验概率分其中，表示裂纹尺寸实际测量值，f(a)为检查前的裂纹尺寸先验概率分布函数；f(ali)为检查后的裂纹尺寸后验概率分布函数。2.根据权利要求1所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法，33.根据权利要求1所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法，4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康若断裂失效准则为裂纹扩展至临界尺寸或疲劳损伤累积至损伤阈值，当前飞行t的失阈值时疲劳寿命的概率分布函数和累积分布函数，f(t)和F(t)为当前飞行t的概率分布函5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康若断裂失效准则为飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度，当前飞行t的失效概率计算X6.根据权利要求1所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法，7.根据权利要求1所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法，R,k48.根据权利要求1所述的一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法，IRLF概率等于对应尺寸的裂纹检测概率；ct和表示第j次检查的虚警费用和虚警发生的概5量化实际的断裂风险，因此对于某些关键结构采用通用的分散系数仍然存在断裂失效风疲劳断裂/失效的风险程度，同时融合外场使用和维护数据以更新和减少概率预测的不确6X0FH之后是预测的未来载荷谱；通常用单次起落失效概率(SFPOF)来表征，指结构在之前飞行未失效的情况下当前飞行发[0013]假设t是当前飞行，φi代表飞行i[0016]断裂失效准则为：飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度(或飞行中最大应力强度[0018]S4：判断执行外场结构维护计划时是否返回实际的结构检查维护结果，如果在XiFH(Xi<X0)产生了结构检查维的基础上假设材料参数和疲劳损伤阈值是连续随机变量，采用应力或应变疲劳分析方法，7设服从Gumbel分布，可基于单次飞行最大应力样本拟合或者载荷谱超越数曲线推导来获达到阈值时疲劳寿命的概率分布函数和累积分布函数，f(t)和F(t)为当前飞行t的概率分[0033]以条件可靠性法为例，若断裂失效准则为飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度8XR,k效成本及总成本的期望值，和r'表示第j次检查的检查费用和检查发生的概率，通常构检查维护结果是裂纹有/无(hit/miss)的情况，可根据步骤s2的概率裂纹尺寸分布来执9入结构健康监控和预测，并融合飞机实际使用和检查数据持续更新和减少模型/参数的不针对性地对每架飞机做出积极主动且具有成[0057]图1为本发明实施例一种基于疲劳断裂风险分析的概率单机结构健康监控方法流[0059]图3为本发明实施例一中基于实际检查结果的裂纹尺寸概率分布更新前/后对比[0060]图4为本发明实施例一中基于实际检查结果的概率分布更新对后续SFPOF的影响通常用单次飞行失效概率(SFPOF)来表征，指结构在之前飞行未失效的情况下当前飞行发[0069]假设t是当前飞行，φi代表飞行i[0072]断裂失效准则为：飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度(或飞行中最大应力强度[0074]概率疲劳分析是在确定性疲劳分析的基础上假设材料参数和疲劳损伤阈值是连裂纹尺寸和材料参数等是随机变量，采用各种确定性或随机裂纹扩展模型(通常采用线弹设服从Gumbel分布，可基于单次飞行最大应力样本拟合或者载荷谱超越数曲线推导来获[0087]以条件可靠性法为例，若断裂失效准则为飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度是σmax的累积分布函数；X表示与剩余强度相关的所有变量，fX(X)表示变量的联合概率分R,k[0098]第(2)步计算的结构失效概率应被视为名义或者估计的风险度量，而不是绝对的将SFPOF维持在某一特定安全阈值(如GJ效成本及总成本的期望值，和表示第j次检查的检查费用和检查发生的概率，通常[0121]将断裂失效准则选为飞行中遇到的载荷超过结构剩余强度，假设当前维护计划[0125]采用重要性采样法对SFPOF计算公式进行蒙特卡罗积分求解，并假设一旦在检查查时机。由于在检查后将一定比例的裂纹尺寸进行了重置(该比例即为概率检测概率维护成本(含四类来源)和SFPOF最大值。按照在SFPOF小于10-7的前提下维护费用最小的原[0141]然后基于更