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%損傷容限結(jié)構(gòu)材料的設計選擇
根據(jù)損傷容限設計原則進行飛機結(jié)構(gòu)設計時，對結(jié)構(gòu)材料的要求是多方面的，幾乎不可能找到一種全面優(yōu)異性能的材料來全面滿足損傷容限設計的各種要求，有時又是不必要的。結(jié)構(gòu)設計人員需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型、不同的使用部位和工作條件權衡利弊、綜合處理好性能 &成本等各方面關系，以求做出結(jié)構(gòu)用材的合理選擇。以下依據(jù)損傷容限結(jié)構(gòu)的設計特點，談談結(jié)構(gòu)材料選擇中的若干關系。
（’）材料強度和韌度的關系。按靜強度觀點設計結(jié)構(gòu)，往往追求材料的靜強度指標以求減輕結(jié)構(gòu)重量。但從斷裂力學觀點看這是不充分的。因為靜強度高的材料往往斷裂韌度偏低，抗疲勞性能較差。一旦材料有某種缺陷或裂紋，便易于導致構(gòu)件的低應力脆性斷裂。因此，對一些承受拉伸或彎曲作用的損傷容限設計的關鍵構(gòu)件，在選擇材料時寧肯犧牲一些靜強度指標，也要選取裂紋擴展速率低、斷裂韌度高的材料，以期提高材料的抗疲勞能力，改善結(jié)構(gòu)的損傷容限特性。
（(）材料的裂紋擴展速率特性。希望能在選材時選擇短裂紋和—喪裂紋兩個階段的擴展速率都低的材料。前者是為了滿足耐久性要求，而后者是為了滿足損傷容限要求。但是，不同材料表現(xiàn)不同的裂紋擴展特性。很難找到一種在短裂紋階段和長裂紋階段擴展速率都低的材料。例如， ")"*+ , "*’在短裂紋階段裂紋擴展速度較低，但當擴展到長裂紋階段，它就不是最低的了； "-"*+ , "*.在短裂紋階段的擴展速率較快，在長裂紋階段的擴展速率卻較其他材料慢。所以，同樣按裂紋擴展壽命要求
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選擇材料，要分清楚最關心的是哪個裂紋范圍內(nèi)的壽命。如果設計對耐久性要求的矛盾更突出，應該選擇短裂紋范圍內(nèi)裂紋擴展速率低的材料；如果損傷容限要求的矛盾更突出，則應選擇長裂紋范圍內(nèi)裂紋擴展速率低的材料。
（）材料與載荷 "環(huán)境譜的關系。一種材料在給定溫度和介質(zhì)下表現(xiàn)出的損傷容限特性可能優(yōu)于其他材料；但是在另一種環(huán)境下可能會出現(xiàn)相反的結(jié)果。
一種材料在等幅加載時可能表現(xiàn)出較好的特性；但在譜載下可能另外一種材料顯示出較好的斷裂特性。因此，不能僅考慮等幅加載下的  " 特性，還應考慮遲滯效應、應力比 %及環(huán)境等影響因素。
另外，若零、構(gòu)件為有相對運動的運動幅時（如軸和軸套），則選用合適的不同材料組合（使運動幅兩種材料有低的相容性與適當?shù)挠捕缺龋�，可防止�?gòu)件間相對運動時的粘連磨損，如鋼—銅組合效果較好。
為了延長零、構(gòu)件的裂紋形成壽命，并得到好的抗腐蝕、抗應力腐蝕斯裂、抗氫脆的性能，以提高材料的耐久性，除合理選材外，還應選擇合適的熱處理和表面處理方法。
由此可見，精心選材是一個綜合權衡的復雜過程，考慮因素很多，不僅要做計算分析，還要進行試驗驗證。同時對材料的采購、加工等一系列過程實施有效控制，才能達到損傷容限結(jié)構(gòu)用材的完整性要求。
&’損傷容限結(jié)構(gòu)細節(jié)設計
飛機結(jié)構(gòu)使用中的破壞統(tǒng)計表明，由于疲勞斷裂而引起的破壞概率很高。為了提高結(jié)構(gòu)的抗疲勞斷裂能力，保證飛機在整個設計使用壽命期間，不致因裂紋擴展而導致結(jié)構(gòu)斷裂破壞，對損傷容限設計的結(jié)構(gòu)同樣要在設計中對應力水平、結(jié)構(gòu)布置、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)幾何形狀等細節(jié)設計提出一系列要求。這些要求與安全壽命設計中抗疲勞細節(jié)設計原則是一致的，只有把注意力放在提高結(jié)構(gòu)細節(jié)設計水平上，通過認真而精細的構(gòu)形，改善結(jié)構(gòu)細節(jié)的應力分布，控制應力集中因素，才能有效提高結(jié)構(gòu)細節(jié)自身的抗疲勞能力和改善損傷容限特性。
正如 “(”指出的那樣，對損傷容限結(jié)構(gòu)還應當注意按不同的結(jié)構(gòu)類型進行細節(jié)設計。對不易更換或不可檢等緩慢裂紋擴展結(jié)構(gòu)類型，其細節(jié)設計應注意材料的合理選擇，細節(jié)應力水平、應力集中控制以及加工制造、裝配過程的工藝質(zhì)量控制。除此而外，利用裝配襯套改善零構(gòu)件上孔的維修性，利用開口設計提高結(jié)構(gòu)的開敞性與可達性，都是有效的損傷容限設計方法。對破損安全結(jié)構(gòu)類型，其損傷容限設計更應注意結(jié)構(gòu)布局、傳力途徑與多重元件的布置、元件剛度的合理搭配等。在此基礎上，開展元件合理的細節(jié)設計以及加工質(zhì)量的合理控制。
)’檢修周期與檢驗程序的合理確定
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飛行安全結(jié)構(gòu)的損傷檢驗與修復是損傷容限設計的最重要環(huán)節(jié)之一，而損傷檢驗又與結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)的開敞性與可達性以及可檢度等密切相關。所以，損傷容限設計中檢驗程序就是根據(jù)不同類型的結(jié)構(gòu)（緩慢裂紋擴展結(jié)構(gòu)及破損安全結(jié)構(gòu)）和不同的可檢度（飛行明顯可檢等 種可檢度）來分類提出損傷檢查的詳細要求、檢查間隔、檢查手段以及檢查設備的靈敏度要求等。同時，配合結(jié)構(gòu)損傷容限特性分析和全尺寸試驗結(jié)果，對使用可檢結(jié)構(gòu)給出檢修周期；對使用不可檢結(jié)構(gòu)給出允許的最大初始損傷，以防止在給定的壽命期限內(nèi)由于未被發(fā)現(xiàn)的缺陷、裂紋或其他損傷的擴展而導致災難性的疲勞破壞事故。
（"）檢驗程序的確定。飛機結(jié)構(gòu)的主要檢查手段是肉眼檢查。已知損傷位置的注意檢查和未知損傷位置進行的一般檢查，情況大不一樣。目視檢查時要有 "發(fā)現(xiàn)率的最小尺寸約為 "%%。在場站或基地中利用各種無損探傷技術，如超聲波、著色滲透、磁粉探傷等的 "發(fā)現(xiàn)能力也在 & ’&(%%的量級。若不知道損傷位置進行普查，則發(fā)現(xiàn)能力要大為降低，此時可發(fā)現(xiàn)的最小損傷尺寸為 ) ’ (%%。*射線可探測內(nèi)部裂紋，但發(fā)現(xiàn)能力稍差。渦電流探傷可用于表面裂紋的檢查。
檢查周期是指飛機結(jié)構(gòu)兩次檢查之間的時間間隔。從原則上講，應該在裂紋擴展到臨界尺寸以前檢查發(fā)現(xiàn)它。但是，損傷容限設計概念要求裂紋在達到危險的臨界尺寸前，有把握把它檢查出來，即要有 "的可靠性，因此，必須考慮一次或幾次漏檢的可能性，并由此來確定檢查周期。這樣，檢查周期的長短將由裂紋擴展速率和允許的漏檢次數(shù)來確定。檢查周期短，允許漏檢的次數(shù)多，安全性較好。可是檢查過于頻繁則工作量大，經(jīng)濟性不好，也妨礙飛機的正常使用。而檢查周期太長又不能確保安全。一般檢查周期取二分之一的裂紋擴展壽命。
另外檢查間隔還應考慮到不同的可檢度來定。如地面明顯可檢的檢查間隔為一次飛行，巡回可檢為十次飛行等等。
　
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