基于概率的直升機復合材料槳葉設計許用值計算程序開發(fā)

趙江 吳堂珍

【摘? 要】本文根據(jù)航空行業(yè)標準HB 7618-2009《聚合物基復合材料力學性能數(shù)據(jù)表達準則》，通過Delphi語言編程實現(xiàn)了直升機復合材料強度設計許用值的分析計算，為直升機復合材料槳葉研究提供幫助。

【關鍵詞】直升機槳葉;復合材料;設計許用值;程序開發(fā)。

Abstract：According to the aviation industry standard HB7618-2009 《Polymer matrix composite mechanical property data expression criteria》，the Delphi language programming is used to realize the analysis and calculation of the helicopter composite strength design allowable value，which provides assistance for helicopter composite blade research.

Key Words：helicopter blade;composite materials;design allowable value;program development.

1.引言

當前直升機旋翼槳葉的使用材料普遍選擇復合材料，其高比強度、高比剛度、結構可設計性等優(yōu)點能夠完全符合直升機旋翼槳葉對長壽命、高抗損傷容限等關鍵戰(zhàn)技指標的要求。在復合材料研究中，許用值設計一般采用A基準和B基準。A基準的定義是力學性能的限定值，在95%的置信度下，99%性能數(shù)值群的值不低于此值。B基準的定義是力學性能的限定值，在95%的置信度下，90%性能數(shù)值群的值不低于此值。

我國綜合美國軍用手冊MIL-HDBK-17-1F，F(xiàn)AA等國外對于復合材料A、B基準設計許用值計算的研究成果，編訂了航空行業(yè)標準HB 7618-2009《聚合物基復合材料力學性能數(shù)據(jù)表達準則》為國內(nèi)復合材料的研究提供指導。本文根據(jù)HB7618規(guī)定的統(tǒng)計分析方法，將復合材料的設計許用值的計算過程通過Delphi語言編程實現(xiàn)，為此后直升機復合材料槳葉的材料性能分析與強度設計提供幫助。

2.許用值確定方法

HB7618規(guī)定的復合材料基準值統(tǒng)計方法主要是對樣本數(shù)據(jù)作正態(tài)分布統(tǒng)計分析，其基本工作包括數(shù)據(jù)的相容性檢驗、異常數(shù)據(jù)排查處理、正態(tài)性檢驗、離散系數(shù)等效性檢驗、正則化、基準值計算等。具體方法流程如圖1、圖2所示。

3.程序?qū)崿F(xiàn)

計算程序基于Delphi語言開發(fā)實現(xiàn)，Delphi被稱為第四代編程語言，具有簡單、高效、功能強大的特點。程序可以按照圖1和圖2的流程圖完成HB7618規(guī)定的統(tǒng)計分析方法進行基準值的計算，也可以按照MIL-HDBK-17-1F方法進行基準值的計算。程序界面如圖3所示，主要分為數(shù)據(jù)環(huán)境分組顯示，計算方法選擇，異常數(shù)據(jù)處理方法選擇，計算過程結果顯示幾個部分。程序通過外部文件導入數(shù)據(jù)，在計算完成后程序分析過程及結果顯示界面會給出完整的計算過程及計算結果報告并以文本格式同步輸出文件。

表2、表3給出了多種環(huán)境下A、B基準值程序計算結果與HB7618中的算例結果對比。從誤差值看，各環(huán)境下A、B基準值的程序計算結果對比手冊中算例結果誤差均小于0.5%，這個結果符合工程精度要求，因此程序的可靠性滿足工程使用要求。

4.結論與展望

通過計算程序，可以選擇按照HB7618規(guī)定的統(tǒng)計分析方法或者MIL-HDBK-17-1F方法對復合材料A、B基準值自動化分析計算，包括異常數(shù)據(jù)檢查及處理方法選擇等內(nèi)容均可在過程界面查看，計算過程與計算結果會自動生成報告輸出。算例計算表明計算程序準確可靠，滿足工程設計要求。整個程序的實現(xiàn)，為后期復合材料的小樣件試驗的試驗結果處理及對復合材料A、B基準值統(tǒng)計特性的研究提供幫助。

參考文獻：

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作者簡介：

趙江，1989，05-男，漢族，浙江臺州，工程師，碩士研究生，研究方向：直升機疲勞強度設計

（作者單位：中航工業(yè)直升機設計研究所）