發(fā)布時(shí)間：2020-10-09 17:15

　　 復(fù)合材料由于其優(yōu)異的性能在新型民用客機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造中被廣泛使用,其不僅可以保證飛機(jī)的安全性和可靠性水平,而且大大減輕了民航客機(jī)的重量,降低了航空公司的運(yùn)營(yíng)成本。本文主要針對(duì)民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢查間隔和修理容限問(wèn)題展開(kāi)研究。以維修大綱中結(jié)構(gòu)相關(guān)的維修任務(wù)/間隔優(yōu)化/更改作為研究的出發(fā)點(diǎn),結(jié)合結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和航線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),考慮民機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,機(jī)體結(jié)構(gòu)可能遭受的意外低速?zèng)_擊、沖擊損傷的檢測(cè)以及載荷超限情況等因素,提出了一種確定對(duì)應(yīng)檢測(cè)條件下結(jié)構(gòu)的檢查間隔的概率分析方法,討論了民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)“何時(shí)檢查”的問(wèn)題。采用蒙特卡洛方法和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),考慮民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在服役期間可能受到的損傷、損傷數(shù)目、發(fā)生損傷的時(shí)間、損傷的檢測(cè)、維修策略、維修成本等變量的概率分布情況,結(jié)合損傷結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度、修理后剩余強(qiáng)度的恢復(fù)以及外載荷情況,進(jìn)行服役期間復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度模擬和損傷結(jié)構(gòu)失效評(píng)估以及維修成本的計(jì)算,提出了一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的修理容限評(píng)估方法,討論了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)“何時(shí)修理”的問(wèn)題。本文基于試驗(yàn)件/結(jié)構(gòu)件低速?zèng)_擊損傷試驗(yàn)數(shù)據(jù)和航線收集的民機(jī)結(jié)構(gòu)使用維修數(shù)據(jù),通過(guò)概率分析方法對(duì)民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢查間隔和修理容限問(wèn)題進(jìn)行研究,為維修大綱修訂過(guò)程中結(jié)構(gòu)相關(guān)的分析過(guò)程提供一種基于概率方法的新模式,給維修任務(wù)/間隔的優(yōu)化/更改提供一定的方法參考;同時(shí),航空公司基于上述分析結(jié)果,可以向OEM/TCH申請(qǐng)對(duì)維修方案的修訂,在保證持續(xù)適航階段結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性水平的前提下,降低航空公司的運(yùn)營(yíng)成本,使之具有一定的實(shí)際工程意義。承接“何時(shí)檢查”和“何時(shí)修理”兩個(gè)問(wèn)題,提出了基于損傷評(píng)估的修理方案設(shè)計(jì)思路,為后續(xù)的“如何修理”研究工作內(nèi)容提供初步的框架參考。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V267
【部分圖文】：

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢查間隔確定和修理容限評(píng)估方法研究關(guān)于超聲掃描的原理，相關(guān)研究早已成熟，可以查閱相關(guān)資料[24,25]，這里不再贅述場(chǎng)上常用的超聲掃描儀根據(jù)掃描方式可分為下列三種模式：1）A 型掃描顯示：是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看件內(nèi)部的異常、缺陷、尺寸等信息。2）B 型掃描顯示：是將并排很多條經(jīng)過(guò)灰度處理的探測(cè)信息組合成的二維的剖面圖反映出被檢工件內(nèi)部斷層切面的圖像。3）C 型掃描顯示：是能夠顯示被檢工件的投影面，給出內(nèi)部缺陷的水平投影位置，出缺陷的埋藏深度。圖 1.1 是三種掃描模式的區(qū)別和顯示效果示意圖。

圖 2.2 優(yōu)度擬合檢驗(yàn)b）小樣本的 K-S 檢驗(yàn)由于特定沖擊能量下，沖擊分層損傷面積數(shù)據(jù)點(diǎn)遠(yuǎn)小于 50 個(gè)，這是一個(gè)小樣本概率分布檢驗(yàn)問(wèn)題，因此可以選擇適用于小樣本概率分布檢驗(yàn)方法—K-S 檢驗(yàn)。有關(guān) K-S 檢驗(yàn)的詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)文獻(xiàn)[95]。在 MATLAB 程序語(yǔ)言中，h 表示當(dāng)使用單樣本 K-S 檢驗(yàn)時(shí)，零假設(shè)的返回值；如果在 5％顯著性水平拒絕零假設(shè)，則結(jié)果 h 取值為 1，否則取值為 0。h=0，表示樣本數(shù)據(jù)來(lái)自指定的分布；相反，它不是來(lái)自該分布。在 MATLAB 程序語(yǔ)言中，p 反映某一事件發(fā)生的可能性大小，其值用來(lái)和顯著性水平比較，以此確定是否拒絕原假設(shè)。p 的取值區(qū)間為[0,1]；如果顯著性水平大于 p 值，則表明在相應(yīng)的顯著性水平下拒絕原假設(shè)；如果顯著性水平小于或等于 p 值，則表明在相應(yīng)的顯著性水平下接受原假設(shè)。本部分的原假設(shè)為：試驗(yàn)件分層損傷的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自于正態(tài)分布總體；顯著性水平為：5%。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)分層損傷面積進(jìn)行分布擬合，并把擬合結(jié)果代入 K-S 檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果為 5%顯著水平下，h=0，p=0.0582（顯著性水平小于 p 值）。結(jié)果表明，應(yīng)接受

tC 是全部維修成本；iC 是定期檢查成本；rC 是修理成本；rpC 是更換成本。各類維修成本的取值參照表 3.2。綜上，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)生命周期可以通過(guò)上述步驟流程進(jìn)行仿真。為了避免不確定仿真應(yīng)通過(guò)大量樣本的重復(fù)來(lái)獲取失效概率和維修成本的平均值。.3.2.2 結(jié)構(gòu)失效概率和修理容限確定對(duì)于本案例中的復(fù)合材料翼盒蒙皮面板，采用 3.3.2.1 中蒙特卡洛仿真的方法，通過(guò)大20000 次）的隨機(jī)數(shù)抽取，模擬結(jié)構(gòu)在生命期間所遭受的意外沖擊損傷，并把結(jié)構(gòu)的修理上限和下限作為修理決策的表征參數(shù)，安全性和經(jīng)濟(jì)性作為修理決策的約束條件，建立修限上下限與安全性和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷修理進(jìn)行決策，即要不要修和能修問(wèn)題。結(jié)構(gòu)的安全性用失效概率來(lái)衡量，經(jīng)濟(jì)性用維修成本來(lái)衡量，假設(shè)對(duì)于本案例中翼盒蒙構(gòu)的失效概率規(guī)定不超過(guò) 10-6/飛行小時(shí)，以維修成本最小化作為優(yōu)化目標(biāo)，在檢查間隔為周期的 15%的情況下，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析說(shuō)明。圖 3.8 表示修理容限與失效概率和維修成本原始仿真數(shù)據(jù)關(guān)系；圖 3.9 是修理容限下限與失效概率關(guān)系曲線。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2833968