本发明涉及直升机结构疲劳设计领域，具体涉及一种金属结构缺陷容限应力与循环次数关系确定方法。
背景技术：
直升机结构缺陷容限验证是适航规章条款“29.571结构的疲劳评定”的新要求，缺陷容限应力-循环次数曲线是直升机结构缺陷容限设计与验证的重要输入之一。因安全性指标的不同，传统的疲劳应力-循环次数曲线不同于缺陷容限应力-循环次数曲线。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种金属结构缺陷容限应力与循环次数关系确定方法，包括：步骤一、构建平面坐标系，所述平面坐标系横坐标为循环次数，纵坐标为容限应力，并在所示平面坐标系下生成高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线；步骤二、过起点作高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线的第一切线，交于该曲线的切点，则由起点至切点的直线段以及由切点至循环次数上限之间的高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线共同构成第一关系曲线，所述起点为坐标系下屈服极限值所在的点；步骤三、对所述第一关系曲线的应力乘以金属结构的应力减缩系数，获得第二关系曲线；步骤四、对所述第一关系曲线的循环次数除以金属结构的寿命分散系数，获得第三关系曲线；步骤五、取所述第二关系曲线与所述第三关系曲线的包络线作为金属结构缺陷容限应力与循环次数关系曲线。优选的是，所述包络线包括：过第三关系曲线的起始点做第三关系曲线的第二切线，所述起始点与步骤一中所述起点的横坐标相同；在第二切线上取第一转折点，做所述第二关系曲线的第三切线，与所述第二关系曲线交于第二转折点；则所述包络线包括由起始点至第一转折点的第一线段、由第一转折点至第二转折点的第二线段以及由第二转折点至循环次数上限之间第二关系曲线共同构成。优选的是，所述第一线段与所述第二线段长度长度相同。本发明的优点是：能基于已有的高周缺陷容限应力-循环次数曲线方程，建立适应安全性指标的全范围缺陷容限安全应力-循环次数曲线，满足缺陷容限设计与验证的要求。附图说明图1为按照本发明金属结构缺陷容限应力与循环次数关系确定方法的一优选实施例的曲线变化关系示意图。具体实施方式为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明金属结构缺陷容限应力与循环次数关系确定方法，包括：步骤一、构建平面坐标系，所述平面坐标系横坐标为循环次数，纵坐标为容限应力，并在所示平面坐标系下生成高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线；步骤二、过起点作高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线的第一切线，交于该曲线的切点，则由起点至切点的直线段以及由切点至循环次数上限之间的高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线共同构成第一关系曲线，所述起点为坐标系下屈服极限值所在的点；步骤三、对所述第一关系曲线的应力乘以金属结构的应力减缩系数，获得第二关系曲线；步骤四、对所述第一关系曲线的循环次数除以金属结构的寿命分散系数，获得第三关系曲线；步骤五、取所述第二关系曲线与所述第三关系曲线的包络线作为金属结构缺陷容限应力与循环次数关系曲线。本实施例中，所述包络线包括：过第三关系曲线的起始点做第三关系曲线的第二切线，所述起始点与步骤一中所述起点的横坐标相同；在第二切线上取第一转折点，做所述第二关系曲线的第三切线，与所述第二关系曲线交于第二转折点；则所述包络线包括由起始点至第一转折点的第一线段、由第一转折点至第二转折点的第二线段以及由第二转折点至循环次数上限之间第二关系曲线共同构成。本实施例中，所述第一线段与所述第二线段长度长度相同。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。如图1所示，其主要步骤如下：步骤二构建的第一关系曲线如图1中最上一条曲线，具体做法包括：确定全范围缺陷容限平均应力-循环次数曲线：过起点pmb(0.001,r02)作高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线的切线，交于切点pma(nma,sma)，则直线段pmbpma(sma＜s≤r02)和曲线(s∞mf＜s≤sma)构成第一关系曲线；其中r02为屈服极限，s为交变载荷幅值，n为与s值相对应的破坏循环数(单位为106次)，s∞mf为缺陷容限平均疲劳极限，af、αf分别为缺陷容限应力-循环次数曲线形状参数。在步骤三中，确定全范围缺陷容限减缩应力-循环次数曲线：将步骤二确定的曲线的应力乘以应力减缩系数ks，则获得全范围缺陷容限减缩应力-循环次数曲线，即第二关系曲线，参考图1中中间较粗的虚线；在步骤四中，确定全范围缺陷容限应力-减缩循环次数曲线：将步骤二确定的曲线的循环次数除以寿命分散系数kn，则获得全范围缺陷容限应力-减缩循环次数曲线，即第三关系曲线，参考图1中中间较细的虚线；步骤五中，确定全范围缺陷容限安全应力-循环次数曲线：确定步骤三及步骤四曲线结果的包络线——直线段pscpsb(ssb＜s≤ssc)、psbpsa(ssa＜s≤ssb)和曲线(s∞sf＜s≤ssa)，即构成全范围缺陷容限安全应力-循环次数曲线。注：上述步骤中所指的直线段均采用对数坐标系，其中横坐标为lgn。以某金属结构为具体示例进行描述。本实施例基于已有的高周刮伤缺陷容限应力-循环次数曲线方程，其特征在于，刮伤缺陷容限应力-循环次数曲线(包含低周刮伤缺陷容限应力-循环次数曲线)确定的步骤如下：步骤二、确定全范围刮伤缺陷容限平均应力-循环次数曲线：过起点pmb(0.001,r02)作高周缺陷容限平均应力-循环次数曲线的切线，交于切点pma(0.00689,155.8)，则直线段pmbpma(155.8＜s≤r02)和曲线(68.7＜s≤155.8)构成全范围缺陷容限平均应力-循环次数曲线；其中r02为237.6mpa；步骤三中，确定全范围刮伤缺陷容限减缩应力-循环次数曲线：将步骤二确定的曲线的应力乘以应力减缩系数0.661，则获得全范围缺陷容限减缩应力-循环次数曲线；步骤四中，确定全范围刮伤缺陷容限应力-减缩循环次数曲线：将步骤二确定的曲线的循环次数除以寿命分散系数7，则获得全范围缺陷容限应力-减缩循环次数曲线；步骤五中，确定全范围刮伤缺陷容限安全应力-循环次数曲线：确定步骤三、四曲线结果的包络线——直线段pscpsb(120.0＜s≤155.2)、psbpsa(83.9＜s≤120.0)和曲线(45.4＜s≤83.9)，即为全范围刮伤缺陷容限安全应力-循环次数曲线；其中psc(0.001,155.2)为步骤四确定的曲线与直线n＝0.001的交点，pscpsb与步骤四确定的曲线相切；过psb(0.00230,120)作曲线的切线，切点为psa(0.0158,83.9)。某铝合金刮伤缺陷容限应力-循环次数曲线参数见表1。表1某铝合金刮伤缺陷容限应力-循环次数曲线参数参数名称参数值屈服极限r02，mpa237.6缺陷容限平均疲劳极限s∞mf，mpa68.7缺陷容限应力-循环次数曲线形状参数af0.113缺陷容限应力-循环次数曲线形状参数αf0.486应力减缩系数ks0.661寿命分散系数kn7缺陷容限安全疲劳极限s∞sf，mpa45.4本发明的优点是：能基于已有的高周缺陷容限应力-循环次数曲线方程，建立适应安全性指标的全范围缺陷容限安全应力-循环次数曲线，满足缺陷容限设计与验证的要求。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12