事故。故此損傷容限設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)就是通過(guò)設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)維修的各種手段，保證飛機(jī)在使用壽命期內(nèi)其剩余結(jié)構(gòu)（帶損傷結(jié)構(gòu)）仍然能夠承受使用載荷的作用，不發(fā)生結(jié)構(gòu)的破壞或過(guò)分變形，并提供保證安全性所要求的檢查水平。
下面，對(duì)損傷容限設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)以及使用維修四大方面的技術(shù)內(nèi)容做一簡(jiǎn)單羅列：
（）設(shè)計(jì)：
制定設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求；
"結(jié)構(gòu)分類劃分及其設(shè)計(jì)選擇原則；
結(jié)構(gòu)材料的選擇；
結(jié)構(gòu)布局、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)；
%制造裝配中的質(zhì)量控制設(shè)計(jì)。
（"）分析：
危險(xiǎn)部位的選擇與分析；
"載荷和應(yīng)力譜的分析；
初始損傷品質(zhì)的評(píng)定；
裂紋擴(kuò)展分析；
%剩余強(qiáng)度分析。
（）試驗(yàn)：
重要結(jié)構(gòu)部件與全機(jī)損傷容限試驗(yàn)。
（）使用與維修： 結(jié)構(gòu)損傷的無(wú)損檢測(cè)； "檢查能力評(píng)估與檢查間隔制定。 "%與安全壽命設(shè)計(jì)方法的區(qū)別全壽命設(shè)計(jì)概念在于認(rèn)為飛機(jī)在使用前結(jié)構(gòu)是完好無(wú)損的，在使用壽命期內(nèi)也
不應(yīng)出現(xiàn)可檢裂紋，一旦在疲勞關(guān)鍵部位出現(xiàn)宏觀可檢裂紋就認(rèn)為結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞。這就是說(shuō)安全壽命設(shè)計(jì)只考慮裂紋形成壽命，不考慮裂紋擴(kuò)展壽命，并規(guī)定安全壽命的給出必須通過(guò)全尺寸疲勞試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)疲勞破壞固有的分散性及一些不確定的因素用分散系數(shù)來(lái)考慮。
安全壽命設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)對(duì)疲勞關(guān)鍵部位進(jìn)行合理的選材，開展抗疲勞結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，適當(dāng)控制應(yīng)力水平，改善結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的抗疲勞品質(zhì)，注意降低幾何、材料和載荷不連續(xù)造成的應(yīng)力集中，以及在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行良好的質(zhì)量控制，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)在載荷譜作用下，保證飛機(jī)在安全使用壽命期內(nèi)疲勞破壞概率最小。通過(guò)設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)所給出的安全壽命應(yīng)滿足訂貨方提出的設(shè)計(jì)使用壽命要求。
對(duì)比前面所講的損傷容限設(shè)計(jì)思想，我們可知這兩種不同的設(shè)計(jì)原理在對(duì)結(jié)構(gòu)
•"&•
初始缺陷狀態(tài)的認(rèn)識(shí)出發(fā)點(diǎn)上就存在著差異，這樣，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、分析評(píng)估體系以及試驗(yàn)驗(yàn)證的關(guān)注焦點(diǎn)等諸方面也就存在著差異。因此，安全壽命設(shè)計(jì)與損傷容限設(shè)計(jì)在概念、內(nèi)容、方法等方面有著實(shí)質(zhì)的不同。但應(yīng)當(dāng)說(shuō)是在不同意義上解決結(jié)構(gòu)的使用壽命設(shè)計(jì)及飛機(jī)安全問(wèn)題，總的目標(biāo)是一致的，而且在結(jié)構(gòu)件抗疲勞細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的原理上仍有許多共同之處。
圖 " "%損傷尺寸與載荷循環(huán)數(shù)的關(guān)系
圖 " "以工程上直觀的形式給出了這兩種設(shè)計(jì)所關(guān)心的裂紋或損傷不同階段的示意曲線。圖中所列的幾個(gè)特征性損傷尺寸意義如下：
&’—對(duì)應(yīng)疲勞啟裂點(diǎn)（對(duì)應(yīng)主導(dǎo)裂紋的形成點(diǎn)）；
&( ———對(duì)應(yīng)安全壽命（又稱疲勞壽命）終結(jié)點(diǎn)的宏觀可檢裂紋；
& ———對(duì)應(yīng)外場(chǎng)使用中用檢測(cè)儀器手段所能測(cè)定的裂紋尺寸；
&) ———對(duì)應(yīng)損傷容限設(shè)計(jì)起點(diǎn)的按規(guī)范規(guī)定的初始裂紋尺寸；
&*+ —
—對(duì)應(yīng)裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展的臨界裂紋尺寸。
由圖 " "可見，由疲勞源引發(fā)的疲勞裂紋總壽命應(yīng)是由裂紋形成壽命 ,(和
裂紋擴(kuò)展壽命 ,兩部分組成。即 , -,( .,（ " "/）在按損傷容限設(shè)計(jì)的壽命估算中，因首先承認(rèn)存在初始缺陷 &)，故 ,( -)，裂紋擴(kuò)展壽命即為總壽命，即 , -,（ " "0)）
要注意疲勞誘發(fā)裂紋 &’和損傷容限設(shè)計(jì)中的初始缺陷（裂紋）是兩個(gè)不同的概念，不能把它們混同起來(lái)。&1的確定在規(guī)范中另有規(guī)定，目前在工程上，經(jīng)常是根據(jù)無(wú)損檢測(cè)圖 " "損傷尺寸與載荷循環(huán)數(shù)的關(guān)系能力來(lái)確定 &)，通過(guò)試驗(yàn)按 /)2的覺察概率和 /2的置信水平要求確定。還應(yīng)當(dāng)指出，作為損傷容限設(shè)計(jì)在確定結(jié)構(gòu)的初始缺陷 &)上仍是一個(gè)難點(diǎn)，往往掩蓋了結(jié)構(gòu)件的裂紋形成壽命段。
事實(shí)上，在實(shí)踐中形成了一種安全壽命 3損傷容限設(shè)計(jì)思想，即用抗疲勞設(shè)計(jì)方法確定飛機(jī)的安全壽命，用損傷容限設(shè)計(jì)確定結(jié)構(gòu)損傷的檢查間隔，以進(jìn)一步保證飛機(jī)的飛行安全。目前已較多采用了這種組合設(shè)計(jì)方案。
•(/•
"與斷裂力學(xué)的關(guān)系
結(jié)構(gòu)中存在的缺陷、損傷或裂紋實(shí)際上都是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受損狀態(tài)，只不過(guò)是這些術(shù)語(yǔ)所描述的受損幾何形態(tài)不同而已。損傷容限設(shè)計(jì)方法中對(duì)這些受損的幾何形態(tài)都等效成簡(jiǎn)單幾何形態(tài)的裂紋來(lái)處理，這是因?yàn)閿嗔蚜W(xué)在含裂體方面的眾多研究成果為損傷容限的設(shè)計(jì)分析方法提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。可以說(shuō)，損傷容限設(shè)計(jì)的分析評(píng)估體系完全有賴于斷裂力學(xué)的研究與發(fā)展。
圖 % &描述了一個(gè)含裂紋結(jié)構(gòu)隨循環(huán)交變載荷作用或由于載荷和環(huán)境侵蝕的聯(lián)合作用下裂紋隨時(shí)間擴(kuò)展、剩余強(qiáng)度隨裂紋長(zhǎng)度增加而逐漸降低的情況。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，剩余強(qiáng)度就會(huì)低到無(wú)法承受工作中可能出現(xiàn)的意外高載荷。如果不出現(xiàn)意外高載荷，那么裂紋將繼續(xù)擴(kuò)展，剩余強(qiáng)度將繼續(xù)降低，最后在正常工作載荷下就會(huì)斷裂。當(dāng)預(yù)先存在缺陷或有應(yīng)力集中時(shí)就更是如此。為了使結(jié)構(gòu)在整個(gè)工作壽命期間，破壞的可能性維持在可以接受的低的程度以保證安全，損傷容限設(shè)計(jì)對(duì)以下問(wèn)題十分關(guān)心。
中國(guó)航空網(wǎng) www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：飛機(jī)檢測(cè)與維修實(shí)用手冊(cè) 1(77)
