圖 " "%多重元件的構件實例
(&)機翼梁緣條;駕駛艙雙重框架;機身與框緣加墊板連接
(’)(()(&))—蒙皮; —鋁條帶; *—緣條; —鋼條帶; +—腹板;)—窗框架
(’)
這類結構的破損安全過程可用圖 " ",描述:例如有一個由 -個元件組成的結構,當結構工作一段時間(對應 (點)后,一個元件開始斷裂破壞,但其他元件還保持完好,可以共同分擔那個破壞了的元件的載荷。于是載荷重新分配,剩下元件上的載荷提高,結構剩余強度降低。假如這時遇到額外的載荷使其中又一個元件在較短時間內(./段)破壞,剩余強度就會降到破損安全載荷以下,使殘余結構不能承受全部載荷,結構遂之破壞。但如果在 ./段能及時發現和更換破壞了的元件,就可保證結構安全。如果 ./段可以更長一些,對檢查發現裂紋將更有利。多路傳力結構保證破損安全比較可靠,許多重要結構和構件,如機翼大梁緣條、加強框等往往采用它。但由于工藝復雜、成本高、重量增加等缺點,使這種方法的使用有一定限制,不是所有受力構件都適合采用。
)破損安全止裂結構。這類結構在設計時,采取了各種止裂措施,如筋條、止裂帶等。在規定的檢修周期內,在使用載荷 0環境譜作用下,當結構的裂紋擴展到使結構完全破壞之前,用止裂措施使不穩定快速擴展的裂紋停止在事先設計的止裂區內,例如停止在止裂帶處。因此,它的安全在后續檢查之前,由剩余結構的裂紋緩慢擴展來保證,而且在未修使用期內不允許剩余結構強度下降到規定水平以下。
這類結構的止裂設計和布局形式是從狹義上加以安全保證的。有兩種主要設計手段:一為結構分塊,這樣裂紋只能在一個子結構上發展,不會跨越至相鄰塊上(圖 1 *2( ())。止裂縫也可作為結構分塊的一種特殊情況(圖 1 *2( 3))。其二為加止
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圖 " "%多路傳力結構破損安全過程示意圖裂件(圖 & ’(,
())(*))。它的止裂性與止裂件相對于基體結構的剛度有關。 +, "(機翼壁板就是桁條作為蒙皮的止裂件,桁條間的間距為 -..。止裂設計從更廣意義上保證,則可通過降低應力水平、合理選擇材料等手段得到。
這類結構在使用中應注意裂紋擴展并導致元件連續破壞的情況,即應當計及其他元件破壞對主元件裂紋擴展的加速作用,也就是說,要考慮每一元件破壞在剩余結構中引起的內力再分配。這種設計概念對于較長較大的構件常考慮采用。圖 " " 多路傳力結構破損安全過程示意圖
(’)結構類型的選用原則。在損傷容限結構設計中,結構類型的選擇與結構的可檢程度、表面結構還是內部結構、結構的可更換性、靜定結構還是靜不定結構以及應力水平、所用材料有關。通常按如下原則選擇結構類型:
/)場站級或基地級不可檢結構和使用中不可檢結構應設計成緩慢裂紋擴展結構。
)飛行明顯可檢結構、地面明顯可檢結構、目視可檢結構、特殊目視可檢結構和翻修級或基地級可檢結構原則上設計成破損安全止裂結構或破損安全多傳力途徑結構。
’)表面結構一般為可檢結構,可考慮設計成破損安全結構。內部結構當為不可檢結構時,應設計成緩慢裂紋擴展結構。 )易更換的結構容易實現破損安全設計;不易更換的結構以采取緩慢裂紋擴展結構為宜。 -)靜定結構是單傳力途徑結構,例如起落架支柱等不能實現多傳力途徑,它是單傳力途徑結構;又如大展弦比直機翼雙梁式結構(其根部接頭為一固接和一鉸接時)
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屬于靜定結構。這些布局和傳力形式的結構必須設計成緩慢裂紋擴展結構。靜不定結構增加了結構的安全度,是實現多傳力途徑的基礎,應當盡可能設計成破損安全多傳力途徑或破損安全止裂結構。
)當選用的設計類型為緩慢裂紋擴展結構時,應該特別注意應力水平和材料因素的控制。 ")當破損安全的要求有一部分不能滿足,或者進行緩慢裂紋擴展分析不復雜時,可以把多傳力途徑的結構看做是緩慢裂紋擴展結構。
)對于一些特殊的結構件,例如,氣密座艙、整體油箱,其設計類型的選擇應做特殊考慮。這類構件不允許采用破損安全設計類型,而應采用緩慢裂紋擴展設計并有適當止裂措施。
一個結構或構件應選擇何種結構類型,還必須視情況具體分析。單塊式翼盒結構,上、下翼面是整塊蒙皮和長桁組成的壁板,每根長桁假設和一個接頭相連接。此結構有兩種設計方法:一種情況可把它看成是破損安全多路傳力結構;另一種情況,假如蒙皮是主要承拉構件,相當大的設計應力造成相對短的臨界裂紋長度,那么實際上對破損安全的要求不能很好滿足,那么這類蒙皮一長桁結構,只能看做是緩慢裂紋擴展結構。
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