一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法与流程

1.本发明属于结构设计及强度试验技术领域，特别涉及一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法。


背景技术：

2.对飞机结构的寿命进行评估需要知道飞机使用过程中的受载情况，一般对飞机结构成百上千的关键部位受载情况进行跟踪是通过在相应点处粘贴应变片进行测量记录的，通过应变片测量应力的优点是可以精确测量某个点处的结构应力，但粘贴应变片使用的胶在经过一定年限后会失效，一般远低于飞机结构的使用寿命，失效后需重新粘贴应变片，工作量较大，同时有些部位的应变片是在飞机组装过程中粘贴的，飞机交付后无法再对这些部位进行应变片的更换，固在需要针对机体全寿命进行结构受载监控的情况下，粘贴应变片的方法就显得不太实用。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于，提供一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法，该方法能够高效快速的估算处每个结构应力关注点处的总应力值，实现在机体全寿命期内进行结构受载监控。
4.一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法，当需要对结构件内部任意结构应力关注点的受载情况进行全寿命期内的受载情况跟踪时，将结构件分为有限个测量区域，然后测量每个测量区域的受载情况对该结构应力关注点处应力值的贡献量，将所有测量区域的贡献量叠加后来评估结构件内部该结构应力关注点处的受载情况。
5.进一步的，当需要评估的结构应力关注点数量为多个时，不断重复权利要求1所述步骤，既能完成其它所有结构应力关注点受载情况的评估。
6.进一步的，所述结构件为飞机机翼。
7.一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法，包括以下步骤：s1.当需评估某个结构应力关注点处应力大小时，将机翼划分为有限个测量区域，划分的测量区域越多，对结构应力关注点应力的评估越精确；s2.飞机处于试验阶段时，在机翼上该结构应力关注点处粘贴应变片；s3.先单独对某个测量区域施加不同大小的载荷，接着分别记录不同载荷下该结构应力关注点处应变片的应力值，然后建立载荷和结构应力关注点的关系曲线；s4.不断更换测量区域并重复步骤s3，直至所有测量区域都分别建立载荷和结构应力关注点的关系曲线；s5.飞机处于交付使用阶段时，步骤s1所述结构应力关注点处的载荷不通过应变
片精确测量，在每个测量区域安置传感器；该阶段的测量区域与试验阶段的测量区域一致；s6.通过读取每个传感器的值，插值拟合出每个测量区域的载荷，该载荷为一个估计值；将该载荷结合步骤s3得到的与该测量区域对应的关系曲线，估算出该测量区域的载荷对该结构应力关注点处应力值的贡献量；s7.将所有测量区域的载荷对该结构应力关注点处应力值的贡献量进行叠加后可估算得该结构应力关注点处的总应力值。
8.进一步的，当需评估多个结构应力关注点处应力大小时，不断重复步骤s1-s7，即能分别完成所有结构应力关注点处总应力值的估算。
9.进一步的，在进行第一个结构应力关注点处总应力值的估算时，在步骤s2中分别在机翼上每个结构应力关注点处都粘贴应变片，在后续进行其它结构应力关注点处总应力值的估算时，就直接跳过步骤s2。
10.进一步的，进行第一个结构应力关注点处总应力值的估算时，在步骤s3与步骤s4中针对某个测量区域分别记录不同载荷下第一个结构应力关注点处应变片的应力值,建立载荷和第一个结构应力关注点关系曲线同时，还可分别记录不同载荷下其它结构应力关注点处应变片的应力值,并分别建立载荷和其它结构应力关注点关系曲线，在后续进行其它结构应力关注点处总应力值的估算时，直接利用已得出的关系曲线，跳过步骤s3与步骤s4。
11.进一步的，所述传感器为气动载荷传感器。
12.进一步的，所述传感器安装在每个测量区域的区域中心处，步骤s3中载荷的施加位置也在每个测量区域的区域中心处。
13.进一步的，所述测量区域的数量为6个以上，根据实际需求增加。
14.本发明科学合理，操作方便，能够高效快速的估算处每个结构应力关注点处的总应力值，实现在机体全寿命期内进行结构受载监控。
附图说明
15.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
16.图1为机翼分区示意图；图2为交付使用阶段气动载荷传感器安置位置示意图；图中所示：1、2、3、4、5、6、7、8、9分别为机翼上的各个测量区域；1-1与1-2分别为机翼上的结构应力关注点；2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9分别为气动载荷传感器安置位置示意。
具体实施方式
17.下面由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技
术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.实施例一：如图1与图2所示本发明所述一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法，所述结构件为飞机机翼，包括以下步骤：s1.当需评估某个结构应力关注点1-1处应力大小时，将机翼划分为9个测量区域（图1中附图标记1至9所示区域），划分的测量区域越多，对结构应力关注点应力的评估越精确。
21.s2.飞机处于试验阶段时，在机翼上该结构应力关注点1-1处粘贴应变片。
22.s3.先单独对某个测量区域（如图1中附图标记1所示测量区域）的区域中心（如图2中附图标记2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9所示位置）施加不同大小的载荷，接着分别记录不同载荷下该结构应力关注点1-1处应变片的应力值，然后建立载荷和结构应力关注点1-1的关系曲线。
23.s4.不断更换测量区域并重复步骤s3，直至所有测量区域都分别建立载荷和结构应力关注点1-1的关系曲线。每个测量区域（如图1中附图标记1至9所示区域）一一对应的建立了一条载荷和结构应力关注点1-1的关系曲线。
24.s5.飞机处于交付使用阶段时，步骤s1所述结构应力关注点1-1处的载荷不通过应变片精确测量，在每个测量区域（如图1中附图标记1至9所示区域）的区域中心安置气动载荷传感器，气动载荷传感器安置位置如图2中附图标记2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9所示；该阶段机翼的测量区域与试验阶段的机翼测量区域一致。
25.s6.通过读取每个气动载荷传感器的值，通过数学插值拟合出每个测量区域的载荷，该载荷为一个估计值；将该载荷结合步骤s3得到的与该测量区域对应的关系曲线，估算出该测量区域的载荷对该结构应力关注点1-1处应力值的贡献量。
26.s7.将所有测量区域的载荷对该结构应力关注点1-1处应力值的贡献量进行叠加后可估算得该结构应力关注点1-1处的总应力值。
27.本发明的原理如下:金属零件在弹性变形范围内，应力和应变可近视为线性关系，故多个点受载后引起结构件上特定点的应力改变可视为分别对单个点施加载荷时对这个特定点引起应力的线性叠加。固针对复杂的系统，如飞机机翼，在试验阶段可将机翼分为若干个区域，给其中某个区域单独施加载荷，通过在某个结构关注点处粘贴的应变片精确测量该点的应力大小并记录应力值，然后取消该区域施加的载荷，再在另外一个区域施加载荷后再次记录该结构关注点处的应力值。如此反复，直到所有的区域都单独施加了载荷并对该结构关注点记
录了应力值。最终将每个载荷下这个结构关注点处的应力值相加，便可计算得到在机翼所有区域同时施加载荷时这个结构关注点处的应力值。对批产飞机，在试验阶段的每个区域内特定点处（如区域中心）安置气动载荷传感器测量该处的气动载荷，然后通过数学插值拟合的方式估算出该区域的气动载荷，再对比试验阶段获取的区域施加载荷和结构关注点处应力值的对应关系曲线，可评估出该结构关注点处的载荷。
28.实施例二：如图1与图2所示本发明所述一种通过多区域分别受载叠加后评估结构件上结构应力关注点处应力大小的方法，所述结构件为飞机机翼，包括以下步骤：s1.当需评估两个结构应力关注点1-1、1-2处应力大小时，将机翼划分为9个测量区域（图1中附图标记1至9所示区域），划分的测量区域越多，对结构应力关注点应力的评估越精确。
29.s2.飞机处于试验阶段时，在机翼上所有结构应力关注点1-1、1-2处粘贴应变片。
30.s3.先单独对某个测量区域（如图1中附图标记1所示测量区域）的区域中心（如图2中附图标记2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9所示位置）施加不同大小的载荷，接着分别记录不同载荷下各个结构应力关注点1-1、1-2处应变片的应力值，然后分别建立载荷和结构应力关注点1-1以及载荷和结构应力关注点1-2的关系曲线。
31.s4.不断更换测量区域并重复步骤s3，直至所有测量区域都分别建立载荷和结构应力关注点1-1以及载荷和结构应力关注点1-2的关系曲线。每个测量区域（如图1中附图标记1至9所示区域）一一对应的建立了一条载荷和结构应力关注点1-1的关系曲线。同时每个测量区域（如图1中附图标记1至9所示区域）一一对应的建立了一条载荷和结构应力关注点1-2的关系曲线。
32.s5.飞机处于交付使用阶段时，步骤s1所述结构应力关注点1-1处的载荷不通过应变片精确测量，在每个测量区域（如图1中附图标记1至9所示区域）的区域中心安置气动载荷传感器，气动载荷传感器安置位置如图2中附图标记2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9所示；该阶段机翼的测量区域与试验阶段的机翼测量区域一致。
33.s6.通过读取每个气动载荷传感器的值，通过数学插值拟合出每个测量区域的载荷，该载荷为一个估计值；将该载荷结合步骤s3得到的与该测量区域对应的关系曲线，估算出该测量区域的载荷对结构应力关注点1-1处应力值的贡献量。
34.s7.将所有测量区域的载荷对结构应力关注点1-1处应力值的贡献量进行叠加后可估算得结构应力关注点1-1处的总应力值。
35.s8.重复步骤s5-s7所示方式估算出另一个结构应力关注点1-2的总应力值实施例三：本实施例与实施例一的区别在于：当需评估多个结构应力关注点处应力大小时，不断重复步骤s1-s7，即能分别完成所有结构应力关注点处总应力值的估算。
36.在进行第一个结构应力关注点1-1处总应力值的估算时，在步骤s2中分别在机翼上每个结构应力关注点处都粘贴应变片，在后续进行其它结构应力关注点处总应力值的估算时，就直接跳过步骤s2。
37.进行第一个结构应力关注点1-1处总应力值的估算时，在步骤s3与步骤s4中针对
某个测量区域分别记录不同载荷下第一个结构应力关注点1-1处应变片的应力值,建立载荷和第一个结构应力关注点1-1关系曲线同时，还可分别记录不同载荷下其它结构应力关注点处应变片的应力值,并分别建立载荷和其它结构应力关注点关系曲线，在后续进行其它结构应力关注点处总应力值的估算时，直接利用已得出的关系曲线，跳过步骤s3与步骤s4。
38.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
39.本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。