()選擇結構設計類型并進行相應的結構布局(如多路傳力結構、多重元件或止裂構件的布置),以及高度開敞并可檢的損傷容限結構的設計與使用,零構件的精心細節設計等斷裂設計概念的應用。
(")合理地使用應力水平控制。
()制造和工藝的控制。
()采用精細的檢驗程序(根據結構不同的類型和不同的可檢度,分類提出損傷檢查的詳細要求和檢查間隔、檢查手段和靈敏度要求等)。
損傷容限設計分析工作的步驟大致為:
(%)確定設計使用載荷譜,根據疲勞損傷的統計分析理論,把實際使用中的復雜載荷簡化成能在設計和試驗中使用的計算譜和試驗譜。然后根據使用載荷譜算出危險部位的應力譜及其相應的應力強度因子。
()選取關鍵件。根據設計、使用經驗和結構的應力分析,確定結構關鍵件及關鍵件的危險部位,進行損傷容限的裂紋擴展和剩余強度分析,從而有效地實施斷裂控制。
(")合理地選材。兼顧靜強度、剛度和疲勞,選擇抗斷裂性能好的材料;并依據重量、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。()進行結構分類。根據裂紋可檢度要求對結構進行分類,再按結構分屬的類型設計成相應的飛行安全結構。
()進行結構細節設計。
(&)確定初始缺陷尺寸。按飛機損傷容限要求的規范規定,對不同的關鍵部位、不同的結構設計類型確定初始缺陷的尺寸、位置和方向。
(’)損傷容限分析。對根據結構材料的斷裂特性、結構型式、可檢度和受載情況確定的危險部位,用斷裂力學基本原理和方法進行分析,確定這些危險部位的臨界裂紋尺寸、剩余強度、裂紋擴展速率和裂紋擴展壽命(不同設計階段,可用計算精度不同的方法),并進行必需的試驗驗證,反復改進設計直到滿足設計要求。
(()損傷容限試驗。損傷容限試驗的目的是驗證機體結構是否滿足損傷容限規范規定的設計要求。可以采用設計研制試驗件或全尺寸的試驗件。())給出使用維護大綱。根據分析與試驗結果給出檢查方法、檢修周期和允許的最大初始損傷尺寸等。
*損傷容限結構分類與選擇
我國現行規范規定:為了使因漏檢缺陷或損傷所引起的結構破壞概率減至最小,對危及飛機機體安全的主要結構,應采用損傷容限設計:損傷容限設計的結構應該是破損安全結構或緩慢裂紋擴展結構,或者這兩種類型的組合。為了評定結構的裂紋擴展特性和剩余強度特性,應進行損傷容限試驗和損傷容限分析。從損傷容限設計 •"•
的可檢性要求上看,結構的可檢查度由結構所處的部位、可達性、可檢性、損傷發生發展的性質與程度以及檢查經驗來確定。因此,依據結構的可檢性采取不同的設計方法是損傷容限設計的重要概念,也是首先考慮的問題,即依據結構布局、幾何構型及所處的部位進行結構類型的劃分,制定合理的分類選擇及設計的原則是損傷容限設計工作的首要步驟。
()結構按可檢查度分類。結構的可檢查度與檢查時的方法、設備有關,與被檢查結構部位的可達性有關,也與檢查地點(外場或場站)有關。通常,按可檢查度可把飛機結構分為以下幾類:
)飛行明顯可檢結構。如果飛行中發生損傷的性質和程度使飛行人員能立即而無誤地覺察已發生重大損傷,而不應再繼續執行任務,這種結構為飛行中明顯可檢。 ")地面明顯可檢結構。檢查損傷的性質和程度無需地勤人員對結構進行特殊的
檢查就可迅速、無誤、明顯察覺時,則結構為地面明顯可檢結構。
)目視可檢結構。如果損傷的性質和程度不會被進行結構目檢的人員漏檢,則結構為目視可檢結構。這種檢查一般是從地面對結構外部目視檢查,不需要拆下檢查口蓋或窗口,也不需要特殊的檢查工具。
)特殊目視可檢結構。如果損傷的性質和程度不會被為尋找損傷結構而對飛機進行詳細目檢的人員所漏檢,則結構為特殊目視可檢結構。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進行檢測的可檢結構,不屬于特殊目視可檢結構。
&)翻修級或基地級可檢結構。如果損傷的性質和程度需用一種或多種選定的無損檢測方法才能發覺,則結構為翻修級或基地級水平可檢結構。檢查方法可包括如滲透、 %射線、超聲波等無損檢驗方法。檢查時的可達性包括拆卸為此而設計的部件。
’)使用中不可檢結構。如果損傷尺寸通過前述的一項或多項檢查不能檢測到,則結構為使用中不可檢結構。(")結構設計類型。
按損傷容限設計規范的要求,結構的設計類型由設計概念和結構的可檢查度兩項來決定。正如規范提出,損傷容限結構可歸納為兩種結構類型,即緩慢裂紋擴展結構和破損安全結構。緩慢裂紋擴展結構又稱為安全裂紋擴展結構;破損安全結構又分為破損安全止裂結構和破損安全多路傳力結構。以下我們從設計概念和可檢度兩項原則出發,簡單分析這些結構類型。
)緩慢裂紋擴展結構。從設計概念而言,這類結構多屬于單傳力途徑結構或靜定結構以及整體結構,一些多路傳力結構也可設計為緩慢裂紋擴展結構,這主要是出 •""•
于減少分析工作的復雜性來考慮的。從可檢度方面而言,只有場站或基地級可檢與使用中不可檢的結構適用于緩慢裂紋擴展結構。這類結構被設計成初始損傷將以穩定、緩慢的速度擴展,以保證在規定的檢修周期內,在使用載荷 環境作用下,結構內的初始缺陷、裂紋或其他損傷不至擴展到臨界裂紋尺寸。飛行的安全是靠裂紋的緩慢擴展率以及結構的剩余強度來保證的。這種方法使用起來簡單可靠,分析工作量少,一般安全儲備較大。這類結構主要要求結構材料的裂紋擴展速率 " "較低,而且應設計成其初始缺陷擴展到臨界裂紋尺寸的壽命(包括分散系數 %)大于規定的飛機檢修期。
應通過斷裂試驗和分析來確定在規定的檢修期內可能擴展到臨界裂紋尺寸 "&’的最小初始缺陷尺寸 (。一旦規定了 (值,就要制定質量控制程序,采用小于含有這種初始缺陷尺寸的構件。如果所確定的 (小于質量控制檢查能力,那么應該或者改變材料,或者改變應力水平,或者同時改變這兩個因素,以便容許較大的初始缺陷尺寸 (。總之,當結構被確定為緩慢裂紋擴展類型時,應特別注意設計應力水平和材料因素的控制。
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