基于渦流陣列傳感器的飛機結構疲勞壽命自動化監測研究

霍文輝

(中航西安飛機工業集團股份有限公司，陜西西安 710089)

1 引言

當前，許多軍用和民用飛機已接近或超過設計使用壽命，因腐蝕而增加的維護費用也越來越多。腐蝕性一直被認為是飛機老化過程中的致命威脅。因老化導致飛機結構腐蝕監測能力不足，嚴重影響了民航、軍隊對飛機結構安全性的控制[1]。飛機老化過程中，環境腐蝕嚴重威脅結構安全。腐蝕損傷將導致飛機結構材料斷裂韌度下降，嚴重影響飛機結構完整性和損傷容限性能。針對這一問題，國內外已有相關學者對飛機結構疲勞壽命自動化監測技術做出了研究。李鳳等人提出基于Miner算法的機結構疲勞壽命分析研究，采用miner疲勞壽命估算準則和Goodman直線修正法修正飛機結構平均應力[2]。結合材料的S-N 曲線得到了結構的疲勞壽命。Yang G 等人提出基于結構應力的飛機環焊縫結構疲勞壽命分析，通過拉伸和剪切疲勞試驗，獲得了不同材料、不同板厚和不同孔徑的環焊縫試件的疲勞壽命。采用殼單元和剛性單元建立了環形焊接的有限元模型[3]。根據結構應力法計算了環形焊接結構在拉剪載荷作用下的應力，得到疲勞壽命評定的S-N曲線方程。

上述方法均具有一定的有效性，但飛機結構疲勞壽命自動化監測準確率仍有進一步提升空間。渦流陣列傳感器逐漸成為渦流無損檢測技術和結構健康監測技術的研究熱點。渦流傳感器陣列結構不僅能實現傳統渦流探測技術在探測空間的微觀擴展，而且能提高探測靈敏度，對檢測空間進行宏觀擴展，提高檢測速度。……