()選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型并進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)布局(如多路傳力結(jié)構(gòu)、多重元件或止裂構(gòu)件的布置),以及高度開敞并可檢的損傷容限結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與使用,零構(gòu)件的精心細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等斷裂設(shè)計(jì)概念的應(yīng)用。
(")合理地使用應(yīng)力水平控制。
()制造和工藝的控制。
()采用精細(xì)的檢驗(yàn)程序(根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的類型和不同的可檢度,分類提出損傷檢查的詳細(xì)要求和檢查間隔、檢查手段和靈敏度要求等)。
損傷容限設(shè)計(jì)分析工作的步驟大致為:
(%)確定設(shè)計(jì)使用載荷譜,根據(jù)疲勞損傷的統(tǒng)計(jì)分析理論,把實(shí)際使用中的復(fù)雜載荷簡化成能在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中使用的計(jì)算譜和試驗(yàn)譜。然后根據(jù)使用載荷譜算出危險(xiǎn)部位的應(yīng)力譜及其相應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
()選取關(guān)鍵件。根據(jù)設(shè)計(jì)、使用經(jīng)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析,確定結(jié)構(gòu)關(guān)鍵件及關(guān)鍵件的危險(xiǎn)部位,進(jìn)行損傷容限的裂紋擴(kuò)展和剩余強(qiáng)度分析,從而有效地實(shí)施斷裂控制。
(")合理地選材。兼顧靜強(qiáng)度、剛度和疲勞,選擇抗斷裂性能好的材料;并依據(jù)重量、可加工性、成本、抗腐蝕等多種因素綜合考慮研究后加以確定。()進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類。根據(jù)裂紋可檢度要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類,再按結(jié)構(gòu)分屬的類型設(shè)計(jì)成相應(yīng)的飛行安全結(jié)構(gòu)。
()進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。
(&)確定初始缺陷尺寸。按飛機(jī)損傷容限要求的規(guī)范規(guī)定,對(duì)不同的關(guān)鍵部位、不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型確定初始缺陷的尺寸、位置和方向。
(’)損傷容限分析。對(duì)根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的斷裂特性、結(jié)構(gòu)型式、可檢度和受載情況確定的危險(xiǎn)部位,用斷裂力學(xué)基本原理和方法進(jìn)行分析,確定這些危險(xiǎn)部位的臨界裂紋尺寸、剩余強(qiáng)度、裂紋擴(kuò)展速率和裂紋擴(kuò)展壽命(不同設(shè)計(jì)階段,可用計(jì)算精度不同的方法),并進(jìn)行必需的試驗(yàn)驗(yàn)證,反復(fù)改進(jìn)設(shè)計(jì)直到滿足設(shè)計(jì)要求。
(()損傷容限試驗(yàn)。損傷容限試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)體結(jié)構(gòu)是否滿足損傷容限規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。可以采用設(shè)計(jì)研制試驗(yàn)件或全尺寸的試驗(yàn)件。())給出使用維護(hù)大綱。根據(jù)分析與試驗(yàn)結(jié)果給出檢查方法、檢修周期和允許的最大初始損傷尺寸等。
*損傷容限結(jié)構(gòu)分類與選擇
我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定:為了使因漏檢缺陷或損傷所引起的結(jié)構(gòu)破壞概率減至最小,對(duì)危及飛機(jī)機(jī)體安全的主要結(jié)構(gòu),應(yīng)采用損傷容限設(shè)計(jì):損傷容限設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是破損安全結(jié)構(gòu)或緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu),或者這兩種類型的組合。為了評(píng)定結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展特性和剩余強(qiáng)度特性,應(yīng)進(jìn)行損傷容限試驗(yàn)和損傷容限分析。從損傷容限設(shè)計(jì) •"•
的可檢性要求上看,結(jié)構(gòu)的可檢查度由結(jié)構(gòu)所處的部位、可達(dá)性、可檢性、損傷發(fā)生發(fā)展的性質(zhì)與程度以及檢查經(jīng)驗(yàn)來確定。因此,依據(jù)結(jié)構(gòu)的可檢性采取不同的設(shè)計(jì)方法是損傷容限設(shè)計(jì)的重要概念,也是首先考慮的問題,即依據(jù)結(jié)構(gòu)布局、幾何構(gòu)型及所處的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)類型的劃分,制定合理的分類選擇及設(shè)計(jì)的原則是損傷容限設(shè)計(jì)工作的首要步驟。
()結(jié)構(gòu)按可檢查度分類。結(jié)構(gòu)的可檢查度與檢查時(shí)的方法、設(shè)備有關(guān),與被檢查結(jié)構(gòu)部位的可達(dá)性有關(guān),也與檢查地點(diǎn)(外場或場站)有關(guān)。通常,按可檢查度可把飛機(jī)結(jié)構(gòu)分為以下幾類:
)飛行明顯可檢結(jié)構(gòu)。如果飛行中發(fā)生損傷的性質(zhì)和程度使飛行人員能立即而無誤地覺察已發(fā)生重大損傷,而不應(yīng)再繼續(xù)執(zhí)行任務(wù),這種結(jié)構(gòu)為飛行中明顯可檢。 ")地面明顯可檢結(jié)構(gòu)。檢查損傷的性質(zhì)和程度無需地勤人員對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊的
檢查就可迅速、無誤、明顯察覺時(shí),則結(jié)構(gòu)為地面明顯可檢結(jié)構(gòu)。
)目視可檢結(jié)構(gòu)。如果損傷的性質(zhì)和程度不會(huì)被進(jìn)行結(jié)構(gòu)目檢的人員漏檢,則結(jié)構(gòu)為目視可檢結(jié)構(gòu)。這種檢查一般是從地面對(duì)結(jié)構(gòu)外部目視檢查,不需要拆下檢查口蓋或窗口,也不需要特殊的檢查工具。
)特殊目視可檢結(jié)構(gòu)。如果損傷的性質(zhì)和程度不會(huì)被為尋找損傷結(jié)構(gòu)而對(duì)飛機(jī)進(jìn)行詳細(xì)目檢的人員所漏檢,則結(jié)構(gòu)為特殊目視可檢結(jié)構(gòu)。這種檢查包括拆下檢查口蓋和窗口,并允許用簡單助視器如反光鏡和放大鏡。但是,需除油漆和密封等,并需采用滲透法、 %射線等無損探傷檢測技術(shù)進(jìn)行檢測的可檢結(jié)構(gòu),不屬于特殊目視可檢結(jié)構(gòu)。
&)翻修級(jí)或基地級(jí)可檢結(jié)構(gòu)。如果損傷的性質(zhì)和程度需用一種或多種選定的無損檢測方法才能發(fā)覺,則結(jié)構(gòu)為翻修級(jí)或基地級(jí)水平可檢結(jié)構(gòu)。檢查方法可包括如滲透、 %射線、超聲波等無損檢驗(yàn)方法。檢查時(shí)的可達(dá)性包括拆卸為此而設(shè)計(jì)的部件。
’)使用中不可檢結(jié)構(gòu)。如果損傷尺寸通過前述的一項(xiàng)或多項(xiàng)檢查不能檢測到,則結(jié)構(gòu)為使用中不可檢結(jié)構(gòu)。(")結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型。
按損傷容限設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)類型由設(shè)計(jì)概念和結(jié)構(gòu)的可檢查度兩項(xiàng)來決定。正如規(guī)范提出,損傷容限結(jié)構(gòu)可歸納為兩種結(jié)構(gòu)類型,即緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和破損安全結(jié)構(gòu)。緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)又稱為安全裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu);破損安全結(jié)構(gòu)又分為破損安全止裂結(jié)構(gòu)和破損安全多路傳力結(jié)構(gòu)。以下我們從設(shè)計(jì)概念和可檢度兩項(xiàng)原則出發(fā),簡單分析這些結(jié)構(gòu)類型。
)緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)概念而言,這類結(jié)構(gòu)多屬于單傳力途徑結(jié)構(gòu)或靜定結(jié)構(gòu)以及整體結(jié)構(gòu),一些多路傳力結(jié)構(gòu)也可設(shè)計(jì)為緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu),這主要是出 •""•
于減少分析工作的復(fù)雜性來考慮的。從可檢度方面而言,只有場站或基地級(jí)可檢與使用中不可檢的結(jié)構(gòu)適用于緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成初始損傷將以穩(wěn)定、緩慢的速度擴(kuò)展,以保證在規(guī)定的檢修周期內(nèi),在使用載荷 環(huán)境作用下,結(jié)構(gòu)內(nèi)的初始缺陷、裂紋或其他損傷不至擴(kuò)展到臨界裂紋尺寸。飛行的安全是靠裂紋的緩慢擴(kuò)展率以及結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度來保證的。這種方法使用起來簡單可靠,分析工作量少,一般安全儲(chǔ)備較大。這類結(jié)構(gòu)主要要求結(jié)構(gòu)材料的裂紋擴(kuò)展速率 " "較低,而且應(yīng)設(shè)計(jì)成其初始缺陷擴(kuò)展到臨界裂紋尺寸的壽命(包括分散系數(shù) %)大于規(guī)定的飛機(jī)檢修期。
應(yīng)通過斷裂試驗(yàn)和分析來確定在規(guī)定的檢修期內(nèi)可能擴(kuò)展到臨界裂紋尺寸 "&’的最小初始缺陷尺寸 (。一旦規(guī)定了 (值,就要制定質(zhì)量控制程序,采用小于含有這種初始缺陷尺寸的構(gòu)件。如果所確定的 (小于質(zhì)量控制檢查能力,那么應(yīng)該或者改變材料,或者改變應(yīng)力水平,或者同時(shí)改變這兩個(gè)因素,以便容許較大的初始缺陷尺寸 (。總之,當(dāng)結(jié)構(gòu)被確定為緩慢裂紋擴(kuò)展類型時(shí),應(yīng)特別注意設(shè)計(jì)應(yīng)力水平和材料因素的控制。
中國航空網(wǎng) www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址:飛機(jī)檢測與維修實(shí)用手冊(cè) 1(79)