(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111376513.9 (22)申请日 2021.11.19 (71)申请人 中国直升 机设计研究所 地址 333001 江西省景德镇市航空路6 -8号 (72)发明人 刘牧东　熊欣　崔韦　喻溅鉴　 赵凤帅　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 代理人 王世磊 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命 预测方法 (57)摘要 本发明提供了一种直升机法兰螺栓载荷分 析和低周疲劳寿命预测方法， 所述方法包括： 基 于直升机法兰螺栓的分布形式进行载荷分析， 计 算所述法兰螺栓的最大载荷值； 基于所述法兰螺 栓的最大载荷值、 直升机 法兰螺栓的首圈螺纹和 螺栓头最小截面， 计算直升机 法兰螺栓的最大局 部应力； 基于所述直升机 法兰螺栓的最大局部应 力得到法兰螺栓的低周疲劳静应力和动应力的 表示方法； 基于寿命模型、 法兰螺栓的低周疲劳 静应力和动应力得到直升机法兰螺栓低周疲劳 等效动应力表达式， 并采用全范围S ‑N曲线评估 低周疲劳寿 命。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114091177 A 2022.02.25 CN 114091177 A 1.一种直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征在于， 所述方法包 括： 基于直升 机法兰螺 栓的分布形式进行 载荷分析， 计算所述法兰螺 栓的最大 载荷值； 基于所述法兰螺栓的最大载荷值、 直升机法兰螺栓的首圈螺纹和螺栓头最小截面， 计 算直升机法兰螺 栓的最大局部应力。 2.根据权利要求1所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述方法还 包括： 基于所述直升机法兰螺栓的最大局部应力得到法兰螺栓的低周疲劳静应力和动应力 的表示方法； 基于寿命模型、 法兰螺栓的低周疲劳静应力和动应力得到直升机法兰螺栓低周疲劳等 效动应力表达式， 并采用全范围S ‑N曲线评估低周疲劳寿命。 3.根据权利要求2所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述采用全范围S ‑N曲线评估低周疲劳寿命， 包括： 获得法兰螺栓首圈螺纹和螺栓头过渡区危险部位的低周疲劳循环数Nlow ,首圈螺纹和 Nlow, 螺 栓 头 最小 截 面； 基于飞行载荷谱选取 “地‑空‑地”低周载荷循环每小时出现的次数为p和疲劳行为的分 散性， 结合试验测试结果并根据可靠性理论， 选取低周疲劳分散系数fn， 则复合工况下法兰 螺栓的低周疲劳寿命T可以表示 为： 4.根据权利要求1所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述基于直升机法兰螺栓的分布形式进行载荷分析， 计算所述法兰螺栓的最大载荷 值， 包括： 基于所述法兰螺栓的分布形式， 确定所述法兰螺栓承载最危险的情况； 其中， 所述分布 形式包括沿法兰周向奇数分布和偶数分布； 基于所述法兰螺 栓承载最 危险的情况， 得到法兰螺 栓载荷分析 方法； 基于螺栓轴向分载系数、 不均匀系数和所述法兰螺栓载荷分析方法， 计算复合工况下 法兰螺栓的最大 载荷值； 其中， 所述复合工况包括轴向拉伸、 弯曲和/或螺 栓自身预紧。 5.根据权利要求4所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述法兰螺 栓承载最 危险的情况， 包括 法兰螺栓呈偶数分布， 取螺 栓孔位于对称轴上的最 危险情况分析螺 栓载荷； 法兰螺栓呈奇数分布， 取螺 栓孔通过对称轴的最 危险情况分析螺 栓载荷。 6.根据权利要求4所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述法兰螺 栓载荷分析 方法， 包括： 弯曲载荷作用下法兰螺 栓承受的轴向拉伸载荷F1可以表示 为： 7.根据权利要求4所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091177 A 2在于， 所述基于螺栓轴向分载系数、 不均匀系数和所述法兰螺栓载荷分析方法， 计算复合工 况下法兰螺 栓的最大 载荷值， 包括： 复合工况 下直升机法兰螺 栓承受的最大轴向载荷Ftotal可以表示 为： 其中， F0为螺栓预紧力； ξ为螺栓轴向分载系数； φ为一组法兰螺栓中的载荷不均匀系 数。 8.根据权利要求1所述的直升机法兰螺栓载荷分析和低周疲劳寿命预测方法， 其特征 在于， 所述基于所述法兰螺栓的最大载荷值、 直升机法兰螺栓的首圈螺纹和螺栓头最小截 面， 计算直升机法兰螺 栓的最大局部应力， 包括： 分别对法兰螺栓 中首圈螺纹和螺栓头过渡区最小截面的危险部位进行分析， 根据 下式 获得复合工况 下法兰螺 栓的最大局部应力σmax； 其中， γ为首圈螺纹承载系数； Sc为螺纹剪切面积； A为螺 栓头过渡区最小截面积。 9.根据权利要求2所述的旋转状态共轴旋翼桨尖距离的测量系统， 其特征在于， 所述基 于所述直升机法兰螺栓的最大局部应力得到法兰螺栓的低周疲劳静应力和动应力的表示 方法， 包括： 根据下式可 得出法兰螺 栓承受的低周疲劳静应力σS， low和动应力σd， low： 其中， Kt为螺栓应力集中系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091177 A 3