各幾何參數的定義見圖 " ((9),是大于 +" 的數值。
對于裂紋擴展限制主要根據結構的類型和可檢查度來制定。規范中推薦對于緩慢裂紋擴展在場站或基地級可檢時的檢查間隔為 +7壽命;使用中不可檢,當然意味著在 +個設計壽命期末為 +倍檢查間隔。對于破損安全結構必須設計成在某主要傳力途徑破壞后,在規定的檢查間隔內具有要求的剩余強度。為了確保在檢查間隔內查出任何主要元件的提前破壞,必須確定初始檢查間隔和后續檢查間隔。
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"損傷容限試驗
通常損傷容限試驗是采用全尺寸結構進行試驗。全尺寸結構是指真實結構,可以是構件、部件和全機。全尺寸結構損傷容限特性試驗可分為兩種情況:一是對主要結構單獨取樣進行考核,二是用飛機部件或全機試驗來考核主要結構。后一種情況結合疲勞試驗和耐久性試驗完成,即用同一個試件來完成疲勞試驗(或耐久性試驗)和損傷容限試驗。前一種視具體情況而定。
()損傷容限試驗的目的與要求。全尺寸結構損傷容限試驗的主要目的為:
)最終考查所研究結構的裂紋擴展壽命和剩余強度,為確定檢修周期或允許的最大初始損傷提供依據。 )用以發現和排除結構可能存在的局部高應力集中區,以實現裂紋緩慢擴展。為了確保實現可靠的斷裂控制,必須對所有關系到飛機結構完整性和飛機安全
的主要結構的損傷容限特性進行試驗驗證。不論采用安全壽命設計還是采用耐久性設計研制的飛機結構,均必須通過損傷容限設計與試驗,以進行斷裂控制。
全尺寸結構損傷容限試驗的要求:
)除了應用飛機部件或全機試驗來考核主要結構損傷容限特性外,對無法用飛機部件或全機試驗進行考核的主要結構還要單獨取樣考核。
)當用同一個試件來完成耐久性(或疲勞)試驗和損傷容限試驗時,首先必須保證耐久性(或疲勞)試驗任務的完成,給出結構經濟壽命或形成疲勞裂紋的試驗壽命,在完成耐久性(或疲勞)試驗后,如果要考核的主要結構已損壞(包括出現遠大于初始裂紋的損傷),則此試件就不能再做損傷容限試驗用。如果要求考核的主要結構未損壞,但試件的其他部分損壞,則允許修復后接著供損傷容限試驗用。對于前一種情況,可以通過重新對此主要結構單獨取樣進行試驗來彌補。
%)可預期在耐久性(或疲勞)試驗過程中在最關鍵元件的應力集中部位能自動形成初始裂紋。如果未能形成,則通過人工切口來模擬可能存在的漏檢缺陷、裂紋或其他損傷,經疲勞預裂出規定的初始裂紋。
()全尺寸結構損傷容限試驗的結構項目。對一架新研制的飛機,通常全尺寸損傷容限試驗的結構項目包括(不限于如下項目):機身氣密艙; "機身與機翼的結合部; 發動機架或接頭; 前緣襟翼; %后緣襟翼與副翼; &機體結構的大型鍛件; ’前起落架部件; (主起落架部件; )全機,或帶一段機段的機翼,和一段尾翼的機身。
(%)裂紋擴展壽命試驗。全尺寸結構損傷容限試驗包括裂紋擴展壽命試驗和剩余強度試驗。
裂紋擴展壽命系由初始裂紋擴展到裂紋容限的壽命來描述的,但必須是滿足剩余強度要求前提下的裂紋擴展壽命。因此,在試驗開始之前,應通過結構剩余強度分析和主要結構元件試驗給出預測的裂紋容限。在所有主要結構的元件中都應該假設
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存在著裂紋。在規定的設計使用載荷譜和規定的使用期間內,初始裂紋不能擴展到容限裂紋尺寸。要滿足此要求必須對裂紋擴展速率進行測定,并用以判斷可能的裂紋擴展壽命。
需要給出裂紋擴展壽命的結構范圍僅限于場站級或基地級可檢結構和使用中不可檢結構,而且應該是關系到飛機結構完整性和飛行安全的主要結構,即僅對需要進行斷裂控制的結構定壽。
()剩余強度試驗。全尺寸結構剩余強度試驗是一種靜力破壞試驗,用以檢查含裂紋結構中當裂紋擴展至裂紋容限時,是否具有承受 "損傷容限載荷的能力。同樣,進行剩余強度試驗的結構也是場站級或基地級可檢結構,而且是關系到飛機完整性和飛行安全的主要結構。剩余強度試驗應在裂紋擴展壽命試驗完成后進行,即裂紋擴展至接近但小于依據分析和主結構元件試驗所預測的裂紋容限時,終止裂紋擴展試驗改為進行剩余強度試驗。
在飛機結構損傷容限試驗規范中對結構剩余強度試驗驗證做了如下規定:
")通過疲勞裂紋擴展壽命試驗使裂紋擴展到裂紋容限,也可用人工開切口預制出容限裂紋來模擬,可以認為僅結構關鍵部位存在有由規定尺寸的初始裂紋擴展成的裂紋容限。
%)試驗時,結構關鍵部位所有主要設計情況均需加載至 "損傷容限載荷,然后選取最主要情況加載至破壞。若加載至 "%&損傷容限載荷,結構尚未破壞,允許終止試驗。
’)結構必須能承受 "損傷容限載荷。加載至 "損傷容限載荷再卸載到零,允許結構有殘余變形,但所產生的殘余變形應不妨礙結構正常工作。
第五節 (耐久性設計方法
一、耐久性設計思想
")基本含義
飛機結構的耐久性是指飛機結構在規定的經濟壽命期間內,抵抗疲勞開裂、腐蝕、熱退化、剝離、磨損和外來物偶然損傷作用的一種固有能力。經濟壽命是由執行耐久性試驗計劃的結果所表示的工作壽命,當被試驗的結構出現遍布損傷時,要修理又不經濟(維修成本大幅度提高);不修理則又影響結構使用功能時,則認為結構已達到經濟壽命。
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