損傷容限要求-2009匯總

1、第七章?lián)p傷容限設(shè)計要求第1節(jié)概述1、設(shè)計思想的轉(zhuǎn)變飛機(jī)結(jié)構(gòu)平安性的要求, ,主要依賴于結(jié)構(gòu)的損傷容限設(shè)計技術(shù).損傷容限設(shè)計成為保證結(jié)構(gòu)平安、預(yù)防發(fā)生災(zāi)難性破壞事故的重要設(shè)計原那么和方法.損傷容限是在“平安壽命和“破損平安之后開展起來的一項工程技術(shù).它是以斷裂力學(xué)為根底,以保證結(jié)構(gòu)平安為目標(biāo),以損傷檢查為手段.涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計、載荷、強(qiáng)度、材料、工藝、試驗質(zhì)量限制、使用維修和組織治理各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程.在各環(huán)節(jié)中的重要改變對傳統(tǒng)理論和方法是一個巨大的沖擊和革新.表現(xiàn)在：(1)(1) 設(shè)計思想成認(rèn)損傷不可預(yù)防, ,不斷開展新的設(shè)計準(zhǔn)那么；(2)(2) 結(jié)構(gòu)提出新的結(jié)構(gòu)設(shè)計概念, ,進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類, ,完善

2、結(jié)構(gòu)總體安排和細(xì)節(jié)設(shè)計要求；(3)(3) 載荷和環(huán)境要求飛續(xù)飛載荷譜,強(qiáng)調(diào)溫度、濕度和介質(zhì)環(huán)境,考慮離散源損傷；載荷譜的譜型分為“等幅譜、程序塊譜、飛續(xù)飛譜 3 3 種簡化的排列形式.飛續(xù)飛載荷譜是以一次飛行接一次飛行地排列飛機(jī)所經(jīng)歷的載荷時間歷程.每次飛行代表飛機(jī)一種特定的典型使用任務(wù),該譜一般以一定的時間作為循環(huán)周期,在一個循環(huán)周期內(nèi),各次飛行之間的載荷歷程有差別,但它們的總和代表飛機(jī)所有典型使用任務(wù).飛機(jī)將周而復(fù)始地依次重復(fù)該周期內(nèi)的各次飛行,直至飛機(jī)的總壽命結(jié)束為止.(4)(4)材料大量增加了對材料性能的嚴(yán)格要求, ,增加裂紋擴(kuò)展及斷裂、腐蝕的十余個材料常數(shù),提出新的選材準(zhǔn)那么；(5)

3、(5)強(qiáng)度貫徹?fù)p傷容限準(zhǔn)那么和新的分析方法；(6)(6)工藝對損傷容限重要結(jié)構(gòu)件實施工藝限制；(7)(7)試驗增加全尺寸損傷容限試驗(裂紋擴(kuò)展和剩余強(qiáng)度試驗)；(8)(8)質(zhì)量限制無損檢驗,重要結(jié)構(gòu)件跟蹤限制；(9)(9)使用和維修制定并實施結(jié)構(gòu)維修大綱,機(jī)隊監(jiān)測監(jiān)控；(10)(10)組織治理要實現(xiàn)損傷容限需要設(shè)計方(設(shè)計、 分析、 制造、 用戶保證)、 使用方(檢查、維護(hù)、修理、報告)和適航治理部門(治理條例、機(jī)隊監(jiān)控)三方明確分工,緊密合作,才可能實現(xiàn).平安性在整個預(yù)期使用壽命期內(nèi),每架飛機(jī)的飛行結(jié)構(gòu)的平安性將到達(dá)和保持規(guī)定的剩余強(qiáng)度水平(存在未發(fā)現(xiàn)的損傷)的保證.在任何結(jié)構(gòu)材料可能出現(xiàn)失

4、效的情況中,裂紋狀缺陷的存在只會加大失效的危險性.因此,從飛行平安的立場出發(fā),假定結(jié)構(gòu)可能而且總是經(jīng)常含有初始損傷是謹(jǐn)慎的.2 2、根本思想損傷容限結(jié)構(gòu)在規(guī)定的未修使用周期內(nèi),反抗由缺陷、裂紋或其它損傷而導(dǎo)致破壞的水平.在規(guī)定的壽命增量內(nèi),結(jié)構(gòu)能成功地遏制損傷而無損于飛行平安的水平.在遭受疲勞、腐蝕、意外或離散源引起的定量損傷后,在一定使用期內(nèi),結(jié)構(gòu)保持其剩余強(qiáng)度的水平.損傷容限設(shè)計思想的根本點成認(rèn)結(jié)構(gòu)中存在著未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷、裂紋或其它損傷,使用過程中,在重復(fù)載荷作用下將不斷擴(kuò)展.通過分析和試驗驗證,對可檢結(jié)構(gòu)給出檢修周期,對不可檢結(jié)構(gòu)提出嚴(yán)格的剩余強(qiáng)度要求和裂紋增長限制,以保證結(jié)構(gòu)在給定

5、使用壽命期內(nèi),不至因未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷的擴(kuò)展失控造成飛機(jī)的災(zāi)難性事故.3 3、根本內(nèi)容損傷容限分析技術(shù)設(shè)計飛機(jī)從設(shè)計、制造、使用包括檢查、t t 護(hù)、修理直到退役的全過程.主要包括裂紋擴(kuò)展分析和含裂紋結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度分析.損傷容限 3 3 個重要組成局部損傷容_限設(shè)計結(jié)構(gòu)檢查維修大綱損傷容限設(shè)計整個工作的主體和根底損傷容限評定檢查設(shè)計質(zhì)量、進(jìn)行設(shè)計改良的根本手段評定包括：損傷容限分析1.L損傷容限汰驗使用經(jīng)驗剌余強(qiáng)$裂蚊擴(kuò)展剩余強(qiáng)度裂蚊獷展損傷容限評定損傷客限分析評定專家系統(tǒng)(輔助系統(tǒng)?機(jī)群和各航線相關(guān)數(shù)據(jù)分析,大局部重要結(jié)構(gòu)件PSEPSE試驗,最重要的 PSEPSE使用經(jīng)驗或其綜合結(jié)構(gòu)檢查維修大

6、綱保證結(jié)構(gòu)平安的重要舉措另：損傷容限設(shè)計及評定專家系統(tǒng)輔助完成損傷容限分析和評定的任務(wù)損傷容限設(shè)計要素?臨界裂紋尺寸或剩余強(qiáng)度它說明在剩余強(qiáng)度要求的載荷作用下,該結(jié)構(gòu)允許存在的最大損傷.或在某一規(guī)定的損傷情況下,結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度水平應(yīng)大于該結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度要求值.?裂紋擴(kuò)展在該結(jié)構(gòu)部位的載荷譜和環(huán)境譜作用下,裂紋長度從可檢裂紋尺寸初始裂紋尺寸至臨界裂紋尺寸之間的裂紋擴(kuò)展期.?損傷檢查各種檢查方法及檢查間隔的選擇.三個組成損傷容限特性的要素同等重要,三個要素可以單獨(dú)或組合作用,使結(jié)構(gòu)的平安性到達(dá)一個規(guī)定的水平.結(jié)構(gòu)的損傷容限性能裂紋擴(kuò)展速率、剩余強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的可達(dá)性、可檢性和對各種裂紋檢測方法的適應(yīng)

7、性等綜合因素的結(jié)合.4 4、目標(biāo)意義損傷容限設(shè)計目標(biāo)保證飛機(jī)在使用壽命期間未修使用期內(nèi)可能的最大初始損傷不會增長到危及飛行平安的尺寸.對每個重要結(jié)構(gòu)元件制定出一個檢查大綱,使得在檢測之前,由疲勞損傷、意外損傷或腐蝕損傷引起的裂紋擴(kuò)展不會擴(kuò)展到使結(jié)構(gòu)破壞.損傷容限設(shè)計目的損傷容限設(shè)計要求,旨在為飛行平安結(jié)構(gòu)和其它選定結(jié)構(gòu)規(guī)定最低限度的損傷容限水平.實踐和分析說明,把結(jié)構(gòu)設(shè)計成具有足夠的反抗損傷的水平、 易于實施檢查的損傷容限結(jié)構(gòu),是提升機(jī)隊平安水平的有效途徑.損傷容限設(shè)計是整個損傷容限系統(tǒng)工程的主體局部.其目的是通過：合理的材料選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)布局縝密的細(xì)節(jié)設(shè)計有效的檢查和維修以保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)在使用

8、壽命期內(nèi)不會因疲勞、腐蝕、意外及離散源損傷導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生災(zāi)難性破壞.疲勞損傷包括腐蝕疲勞重復(fù)載荷在正?？諝饣颦h(huán)境介質(zhì)聯(lián)合作用下產(chǎn)生的疲勞成核、短裂紋及長裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致剩余強(qiáng)度降低和最終結(jié)構(gòu)破壞.環(huán)境損傷腐蝕損傷環(huán)境可造成三個方面的問題,一般腐蝕簡稱腐蝕,應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞,腐蝕疲勞已納入疲勞范疇.腐蝕是材料與腐蝕介質(zhì)化學(xué)或電化學(xué)作用造成的,與力學(xué)系統(tǒng)無直接聯(lián)系.其破壞過程是： 腐蝕初期形成腐蝕坑,逐步擴(kuò)展并聚合導(dǎo)致結(jié)構(gòu)有效截面減小,最后因靜強(qiáng)度或功能上不能滿足要求而失效.應(yīng)力腐蝕是在材料一靜應(yīng)力一腐蝕介質(zhì)系統(tǒng)中產(chǎn)生.經(jīng)歷腐蝕成核并形成裂紋,裂紋在靜載荷下隨持續(xù)時間而擴(kuò)展,最后導(dǎo)致裂紋非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展

9、而結(jié)構(gòu)失效.意外損傷外來物對飛機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)部位的襲擊,擊中部位產(chǎn)生直接或間接的損傷,使剩余強(qiáng)度降低,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,它是一種離散的隨機(jī)事件.包括：外來物擊傷,如雨水、冰雹、雷電、跑道碎石等；與機(jī)械設(shè)備撞傷,如登機(jī)門附近結(jié)構(gòu)與地面設(shè)備碰撞,貨艙門與卸貨設(shè)備碰撞等；加工制造及維修中的刀傷,印傷,刻傷,劃傷,維修中操作失當(dāng)或錯誤引起的意外損傷等；其它以外情況,如泄漏等.離散源損傷也是一種意外損傷,屬離散的隨機(jī)事件,但其損傷尺寸大,涉及的范圍廣,而且有一定的范圍和方向性,包括：鳥撞；非包容發(fā)動機(jī)、風(fēng)扇葉片的損壞；非包容高能旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損壞.在主要采用損傷容限準(zhǔn)那么嚴(yán)格保證結(jié)構(gòu)平安性,滿足適航性條例的同時,必

10、須在設(shè)計階段就對結(jié)構(gòu)的維修性、 經(jīng)濟(jì)性給以充分的重視.兩者的有效結(jié)合,是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計到達(dá)新階段的標(biāo)志.第2節(jié)設(shè)計類型1 1、兩個類型損傷容限要求是根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型分別規(guī)定的,結(jié)構(gòu)類型取決于設(shè)計概念和可檢查度.根據(jù)損傷容限要求設(shè)計的結(jié)構(gòu)可分為兩大類,如圖 7-2-17-2-1 所示圖 7-2-17-2-1 損傷容限結(jié)構(gòu)設(shè)計類型緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)被設(shè)計成初始損傷在使用環(huán)境下以穩(wěn)定的、 緩慢的速率擴(kuò)展,并且損傷尺寸不會擴(kuò)大到引起快速不穩(wěn)定擴(kuò)展.損傷容限平安性保證條件：損傷擴(kuò)展保持低速率,保持有一定的剩余強(qiáng)度水平,對亞臨界擴(kuò)展保證要么在場站級檢查就被查出； 要么在幾倍設(shè)計壽命時間內(nèi)不會到達(dá)不穩(wěn)定擴(kuò)展

11、的尺寸.破損平安結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計成用破壞一條主傳力途徑或用其它損傷抑制來平安地遏制正在擴(kuò)展的損傷.損傷容限平安性保證條件：允許局部結(jié)構(gòu)破壞,在結(jié)構(gòu)全部損壞以前有發(fā)現(xiàn)這種損傷的水平,在檢查前有局部損傷的結(jié)構(gòu)仍具有平安工作的水平,并且在整個期間有規(guī)定的剩余強(qiáng)度.破損平安多傳力途徑結(jié)構(gòu)將本來可以設(shè)計成一體的結(jié)構(gòu)人為地分成假設(shè)干局部,其作用是將損傷控制在局部范圍內(nèi),以預(yù)防在規(guī)定的檢修周期內(nèi),在使用載荷/ /環(huán)境譜作用下結(jié)構(gòu)完全破壞,平安是通過殘存結(jié)構(gòu)中到后續(xù)的檢查之前的緩慢裂紋增長來保證的.破損平安止裂結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)通常由多個元件組成,其作用是使結(jié)構(gòu)在規(guī)定的檢修周期內(nèi),在使用載荷/ /環(huán)境譜作用下,當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)

12、的初始缺陷、裂紋或其它損傷擴(kuò)展到完全破壞之前,使不穩(wěn)定快速擴(kuò)展的裂紋停止在事先設(shè)計的止裂區(qū)內(nèi),例如停止在止裂桁條或鉚釘孔處,平安是通過剩余結(jié)構(gòu)的緩慢裂紋增長和在后續(xù)的檢查中覺察損傷來保證的.2 2、選擇方案單途徑傳力結(jié)構(gòu)無止裂特性的單途徑傳力結(jié)構(gòu)“整體結(jié)構(gòu)必須視為“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)多傳力途徑結(jié)構(gòu)和有止裂特性的結(jié)構(gòu)或者規(guī)定為“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu),或者在指定的可檢查度下規(guī)定為“破損平安結(jié)構(gòu)多途徑傳力結(jié)構(gòu)可以視為“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的兩種理由：1 1）難以滿足破損平安結(jié)構(gòu)局部要求2 2對“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析減少復(fù)雜性利用多傳力途徑和止裂舉措的設(shè)計概念在適當(dāng)?shù)目蓹z查級別下可定為緩慢裂紋增長或破損平安

13、結(jié)構(gòu),單傳力途徑結(jié)構(gòu)沒有止裂舉措時在適當(dāng)?shù)目蓹z查級別下必須定為緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法可能與所選擇的設(shè)計類型不一致,一旦選定設(shè)計類型,結(jié)構(gòu)就必須滿足標(biāo)準(zhǔn)對這一類型的所有要求例 7-2-17-2-1 靜不定結(jié)構(gòu)的識別圖 7-2-27-2-2 耳片實例在銷子連接的地方有多個耳片,當(dāng)耳片中的一個A A疲勞或局部破壞,可允許載荷重新分布在其它完好的結(jié)構(gòu)上,局部靜不定通常是有利的,本例是一個很好的設(shè)計實踐.但這個接頭不能視為“破損平安多途徑傳力結(jié)構(gòu),由于在典型的部位B B發(fā)生損傷和擴(kuò)展將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能工作,保證這一結(jié)構(gòu)件平安的唯一方法就是將它視為“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu).識別一個結(jié)構(gòu)為破損平安結(jié)構(gòu)是一個

14、需要判斷和分析的復(fù)雜過程,因此,常常不管結(jié)構(gòu)是什么形式都選用設(shè)計類型為“緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu).第3節(jié)檢查類型和檢查間隔1、使用中檢查概要表 7-3-17-3-1 使用中檢查概要檢查水平的等級檢測手段典型的檢查間隔飛行中明顯可檢一如果飛行中發(fā)生損傷的性質(zhì)和程度導(dǎo)致飛行員能立即而無誤地覺察已經(jīng)發(fā)生了的嚴(yán)重的損傷,而且不能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù),結(jié)構(gòu)為飛行中明顯可檢1 1 次飛行地面明顯可檢一如果損傷的性質(zhì)和程度不需要對結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行特殊的檢查,地勤人員就可以迅速無誤的判明,結(jié)構(gòu)為地面明顯可檢目視1 1 天2 2 次飛行巡回目視可檢一如果損傷的性質(zhì)和程度/、可能被進(jìn)行結(jié)構(gòu)目視檢查人員被漏看,結(jié)構(gòu)為巡回可檢目視,無需

15、拆下壁板或窗口,無需特殊的檢查工具1010 次飛行特殊目視可檢一如果損傷的性質(zhì)和程度不大可能為尋找損傷結(jié)構(gòu)而進(jìn)行飛機(jī)詳細(xì)目視檢查人員所漏檢,結(jié)構(gòu)為特殊目視可檢包括拆下壁板或窗口,并可以用簡單的助視器,如反光鏡和放大鏡1 1 年場站或基地級可檢一如果損傷的性質(zhì)和程度需使用一種或更多種選定的無損檢驗方法才能被察覺,結(jié)構(gòu)為基地或場站級可檢包括無損檢驗技術(shù),如滲透、X X 射線、超聲波等,可達(dá)性可以包括可以拆下設(shè)計成可拆的那些部件四分之一設(shè)計使用壽命期使用中不口檢結(jié)構(gòu)一如果損傷尺寸和 T T可達(dá)性在上述的一項或更多項檢查中不可能被發(fā)現(xiàn),結(jié)構(gòu)為使用中不可檢一個設(shè)計使用壽命期2 2、設(shè)計類型的不同選擇對于

16、緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和破損平安結(jié)構(gòu)的完整結(jié)構(gòu),具損傷可供選擇的可檢查度只有后兩種.也就是,緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計類型,即場站或基地級可檢結(jié)構(gòu)和使用中不可檢結(jié)構(gòu).對于破損平安結(jié)構(gòu),當(dāng)主傳力途徑破壞或快速失穩(wěn)擴(kuò)展裂紋被止裂后,由于損傷尺寸較大,可能用更多的檢查方法檢出損傷,故對破損平安結(jié)構(gòu)的剩余結(jié)構(gòu),可供選擇選擇的可檢查度為前 5 5 種.第4節(jié)缺陷假設(shè)1 1、檢測概率和置信度初始裂紋尺寸a07-4-17-4-1 初始裂紋尺寸分布7-4-27-4-2 無損檢測水平的鑒定發(fā)生頻率隨裂紋長度增大而發(fā)生較小一較大一小的變化,總體看,小的裂紋發(fā)生頻率大對于平安極限的預(yù)測,主要關(guān)心初始裂紋大于無損檢驗可

17、檢測性極限驗證鑒定檢查裂紋的水平是否小于規(guī)定的無損檢驗極限檢測概率和置信度對緩慢裂紋擴(kuò)展類型分別取 90%95%;90%95%;對破損平安類型分別取 90%90%和 50%50%.100%檢測概率檢測的門檻值所有裂紋被檢測到圖 7-4-37-4-3 合理選擇初始損傷尺寸示意圖兩種設(shè)計類型所規(guī)定的裂紋尺寸的差異,局部地根據(jù)無損檢驗的可靠性和局部地受到緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)要求到達(dá)高水平的損傷容限所支配.破損平安類型規(guī)定與緩慢裂紋擴(kuò)展類型規(guī)定的相同的檢測概率值,是由于無損檢測水平是不因類型而異的.由于破損平安類型的斷裂可容水平和要求在使用中可檢,所以它有理由接受一個較低的值一一 50%50%.這一規(guī)定在

18、進(jìn)一步研究后已經(jīng)放棄,美國航空系統(tǒng)部要求設(shè)計單位作這一改變,在美國飛機(jī)結(jié)構(gòu)通用標(biāo)準(zhǔn)中已做改變,國軍標(biāo) GJB776-89GJB776-89 中亦將以上兩種初始裂紋值選得相同2 2、初始裂紋尺寸假定在裝配式結(jié)構(gòu)中存在的缺陷在尺寸上剛小于生產(chǎn)線上無損檢驗的最大不可檢缺陷.最小假定初始損傷尺寸一一最小類裂紋缺陷,用作分析結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展的起點最小假定使用中損傷尺寸一一完成一次使用中檢查后假設(shè)在結(jié)構(gòu)中存在的最小損傷一初始裂紋尺寸是用特定的裂紋形狀來規(guī)定,如孔邊的穿透裂紋或角裂紋、非孔邊的半橢圓外表裂紋或穿透裂紋.元件厚度小于或等于規(guī)定的角裂紋外表深度時,就假定它為穿透裂紋.I,JJ圖 7-4-4

19、7-4-4 完整結(jié)構(gòu)初始缺陷假設(shè)示意圖緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)在孔邊,材料厚度 0.050.05 英寸時 1.27mm1.27mm , ,假設(shè)初始裂紋為 0.050.05 英寸長的孔單邊穿透裂紋；材料厚度0.050.05 英寸時,假設(shè)初始裂紋為 0.050.05 英寸長的孔單邊四分之一圓裂紋在非孔邊,材料厚度 0.1250.125 英寸3.175mm3.175mm時,假設(shè)初始裂紋為 0.250.25 英寸6.35mm6.35mm長的穿透裂紋；材料厚度0.1250.125 英寸時,假設(shè)初始裂紋為 0.250.25 英寸長、0.1250.125 深的半圓外表裂紋破損平安結(jié)構(gòu)在孔邊,材料厚度 0.020.0

20、2 英寸0.508mm0.508mm時,假設(shè)初始裂紋為 0.020.02 英寸長的孔單邊穿透裂紋；材料厚度0.020.02 英寸時,假設(shè)初始裂紋為 0.020.02 英寸長的孔單邊四分之一圓裂紋在非孔邊,材料厚度 0.050.05 英寸時,假設(shè)初始裂紋為 0.100.102.54mm2.54mm英寸長的穿透裂紋；材料厚度0.050.05 英寸時,假設(shè)初始裂紋為 0.100.10 英寸長、0.050.05 英寸深的半圓外表裂紋表 7-4-17-4-1 完整結(jié)構(gòu)初始缺陷假設(shè)主損傷英寸/毫米緩慢裂紋擴(kuò)展破損女全a a0.05/1.270.05/1.270.02/0.5080.02/0.508b b0

21、.25/6.350.25/6.350.1/2.540.1/2.54C C(b(b0.125/3.1750.125/3.1750.05/1.270.05/1.271 1 英寸=25.4mm,0.0=25.4mm,0.05 5 英寸=1.27mm=1.27mm 常取 1.25mm1.25mm ,0.0,0.02 2 英寸=0.508mm=0.508mm 常取 0.5mm0.5mm ,0.12,0.125 5英寸=3.175mm=3.175mm常取 3.2mm3.2mm,0.25,0.25 英寸=6.35mm=6.35mm常取 6.4mm6.4mm國軍標(biāo)兩種初始裂紋選得相同,例如,對于 a a 情況

22、,均為 1.25mm1.25mm3 3、連續(xù)損傷假設(shè)因結(jié)構(gòu)不連續(xù)或元件破壞主裂紋終止時,應(yīng)考慮連續(xù)裂紋擴(kuò)展假設(shè)：當(dāng)緊固件孔出現(xiàn)主裂紋并擴(kuò)展至構(gòu)件或元件破壞前終止時,從假設(shè)初始裂紋的緊固件孔直徑對面射出的 0.0050.005 英寸(0.127mm)(0.127mm)的四分之一圓角裂紋；當(dāng)主裂紋由于構(gòu)件破壞而終止時,在剩余元件或結(jié)構(gòu)的最嚴(yán)重部位上假設(shè)半徑 0.0050.005 英寸(0.127mm)(0.127mm)的角裂紋或長為 0.00.02 2 英寸(0.508mm),(0.508mm),深為 0.00.01 1 英寸(0.254mm)(0.254mm)的外表裂紋+ +a a(元件破壞以前

23、發(fā)生的擴(kuò)展量););當(dāng)從假設(shè)初始裂紋開始的裂紋擴(kuò)展進(jìn)入并終止在一緊固孔時,從在主要損傷終止的緊固件孔的直徑對面射出 0.0050.005 英寸(0.127mm)(0.127mm)四分之一圓角裂紋+ +a a.桁東破球時尺.|I I/初始損傷尺寸尸初端尺寸-I-I怖/尸質(zhì)條破壞時尺寸一 J J刃刃 ILiTL2;J 加條破耳時尺寸I圖 7-4-67-4-6 由于零件破壞主損傷終止時,假定的連續(xù)損傷類型的位置實例圖 7-4-67-4-6 描述幾種可能的位置選擇,連續(xù)損傷在這些位置上,就假定桁條破壞后損傷發(fā)生.位置 1 1 假設(shè)是一個相鄰孔,裂紋在蒙皮上擴(kuò)展,方向與蒙皮上的主裂紋相反.這樣一個情況最

24、終產(chǎn)生沿著裂紋途徑逐步移動.這個損傷型式可能被假定存在于蒙皮的主損傷位置,即,長桁一旦發(fā)生破壞,沿孔的直徑方向的另一側(cè)是最合理的.位置 2 2 位于蒙皮上并將提供一個和主裂紋連通的途徑.位置 3 3 位于一個平行長桁一蒙皮連接孔處,并也有與主裂紋相連通的可能.4 4、剩余結(jié)構(gòu)損傷假設(shè)主傳力途徑破壞時和破壞后,在其主要破壞部位的鄰近傳力途徑中,假設(shè)存在如下?lián)p傷：多途徑傳力依賴結(jié)構(gòu)損傷假設(shè)：與完整結(jié)構(gòu)初始缺陷假設(shè)中“破損平安結(jié)構(gòu)的規(guī)定一樣,加上傳力途徑破壞以前發(fā)生的增長量a；多途徑傳力獨(dú)立結(jié)構(gòu)損傷假設(shè)：與連續(xù)損傷中“主裂紋由于構(gòu)件破壞而終止時的規(guī)定一樣,加上傳力途徑破壞以前發(fā)生的增長量a.主損傷傳

25、為次要位MaMa多途徑傳力一一依賴結(jié)構(gòu)(多途徑傳力非獨(dú)立結(jié)構(gòu))如果從設(shè)計上,由于裝配或制造程序的性質(zhì),在幾個鄰近傳力途徑中在一個位置上存在共同的開裂源,多途徑傳力結(jié)構(gòu)歸類為依賴的.如拼合受拉蒙皮,用共同緊固件共同鉆孔和裝配操作拼界接起來.多途徑傳力一一獨(dú)立結(jié)構(gòu)如果從設(shè)計上,不可能在多于一個傳力途徑在一個位置上,由于裝配或制造程序存在共同的開裂源,多途徑傳力結(jié)構(gòu)歸類為獨(dú)立的.5 5、使用中檢查損傷假設(shè)最小假設(shè)使用中損傷為在完成一次使用中檢查后,結(jié)構(gòu)中應(yīng)假設(shè)存在最小損傷.1)1)如果部件能從飛機(jī)上取下,并進(jìn)行生產(chǎn)中同樣的無損檢查程序進(jìn)行充分地檢查,最小假設(shè)損傷尺寸如前規(guī)定.2)2)在不取下部件或緊

26、固件進(jìn)行滲透、磁?；虺暤葻o損檢測技術(shù)的部位：禮和切口處當(dāng)材料厚度等于或小于 0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)時,從孔的一邊射出的有 0.250.25英寸(6.35mm)(6.35mm)的不遮擋長度的穿透裂紋；當(dāng)材料厚度大于 0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)時,初始裂紋應(yīng)為從孔的一邊射出的 0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)的不遮蔽長度的四分之一圓角裂紋.孔以外的位置當(dāng)材料厚度等于或小于 0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)時,應(yīng)為 0.50.5 英寸(12.7mm)(12.7mm)長的穿透裂紋；當(dāng)材料厚度大于

27、0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)時,初始裂紋應(yīng)為長度等于 0.50.5 英寸(12.7mm)(12.7mm)和深度等于 0.250.25 英寸(6.35mm)(6.35mm)的半圓外表裂紋.3)3)在可達(dá)性容許接近目檢的部位,應(yīng)以有至少 2 2 英寸(50.8mm)(50.8mm)不遮擋長度的張開的穿透裂紋為最小假設(shè)損傷尺寸.4)4)在可達(dá)性, ,油漆, ,密封或其它因素使接近目檢或采用諸如無損檢測不可能的地方,緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)應(yīng)認(rèn)為不可檢,而破損平安結(jié)構(gòu)應(yīng)認(rèn)為只對主要損傷(如一傳力途徑破壞或止裂的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu))為可檢.*0.25l0,Z5一口以外圖 7-4-77-4-7

28、使用中可檢結(jié)構(gòu)初始裂紋概要6 6、緊固孔初始質(zhì)量作為評定軍用飛機(jī)上緊固件孔質(zhì)量的一種手段,曾進(jìn)行過裂紋擴(kuò)展實驗的回歸分析,結(jié)果說明,對緊固件孔初始質(zhì)量的估計可以用視在分析的初始缺陷來確定,因此,它的質(zhì)量等級可以用視在的初始缺陷尺寸來表示.視在的初始裂紋越大,質(zhì)量越低.假設(shè)結(jié)構(gòu)中任一個緊固件孔都可能是臨界合格孔,弁且都假設(shè)可能存在一個 0.0050.005 英寸0.127mm0.127mm的角裂紋的初始損傷.對緊固件孔進(jìn)行回歸分析說明,初始質(zhì)量可以用當(dāng)量初始裂紋來評定圖 7-4-87-4-8 所示,其當(dāng)量初始裂紋為 0.050.050.25mm0.25mm 的徑向角裂紋,因此,標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)結(jié)構(gòu)中任一

29、緊固件孔都可能是臨界合格孔,都可能存在一條單邊 0.125mm0.125mm 的徑向角裂紋, ,以此作為緊固件初始損傷假設(shè)的根底.圖 7-4-87-4-8 緊固件初始質(zhì)量假設(shè)在規(guī)定的初始裂紋假設(shè)中,有兩種不同類型的裂紋尺寸,一種是用各種無損檢測包括目視檢查水平確定的最小可檢裂紋尺寸；另一種是用顯微斷口反推技術(shù)等方法確定的當(dāng)量裂紋尺寸.前者主要用作計算未修使用期和進(jìn)行裂紋擴(kuò)展壽命分析的起點,以實現(xiàn)損傷容限的一個主要方面檢查保證平安；后者可作為對緊固件分析的根底,并構(gòu)成連續(xù)損傷、剩余結(jié)構(gòu)損傷假設(shè)的組成局部,其意圖代表材料、加工工藝實際可能產(chǎn)生的最差質(zhì)量.第5節(jié)剩余強(qiáng)度要求1 1、根本概念圖 7-5

30、-17-5-1 剩余強(qiáng)度圖剩余強(qiáng)度一一連續(xù)使用期間內(nèi),任一時刻有效的靜強(qiáng)度值,其隨裂紋的增長而減小剩余強(qiáng)度要求一一用最小內(nèi)部元件載荷Pxx(Psyu)來規(guī)定的,這是飛機(jī)在有損傷存在并在未修使用的最小周期中不危及飛行平安和降低飛行性能下必須承受的載荷.P.取決于結(jié)構(gòu)的總可檢查度,并意圖表示飛機(jī)在規(guī)定的檢查間隔內(nèi),或?qū)Σ豢蓹z結(jié)構(gòu)為一個設(shè)計壽命內(nèi),可能遭遇的最大載荷.腳注 XXXX 為特定的可檢查度最低要求的剩余強(qiáng)度載荷一一在規(guī)定的最小未修使用周期內(nèi),由于損傷的存在,飛機(jī)必須承受的不危及飛行平安或不降低飛機(jī)性能的最小內(nèi)部結(jié)構(gòu)載荷.最一由于剩余強(qiáng)度通常隨損傷尺寸的增加而下降,剩余強(qiáng)度和損傷擴(kuò)展的要求與

31、最大允許損傷尺寸相關(guān),這種損傷尺寸的擴(kuò)展限制是通過要求的最小強(qiáng)度載荷來建立的.2 2、要求的剩余強(qiáng)度載荷表 7-5-17-5-1 剩余強(qiáng)度載荷與檢查間隔放大倍數(shù)Psyu可檢查度典型檢查間隔放大倍數(shù) M MPFE飛機(jī)明顯可檢1 1 次飛行100100PGE地面明顯可檢2 2 次飛行T100100PWV巡回可檢1010 次飛行100100PSv特殊可檢1 1 年5050PDM場站或基地級可檢1/41/4 個壽命期2020PLT不可檢1 1 個壽命期2020Psyu等于在 M M 倍檢查間隔內(nèi)將出現(xiàn)一次的最大平均內(nèi)部元件載荷.3 3、放大倍數(shù) M MM M 值的規(guī)定是根據(jù)使用經(jīng)驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)規(guī)定的,例

32、如,對運(yùn)輸機(jī)來說,將超越次數(shù)放大100100 倍,其載荷約增至 1.51.5 倍；對戰(zhàn)斗機(jī),從超越曲線導(dǎo)得的Psyu接近或超過限制載荷值是可能的,但由于飛行器和機(jī)組人員承受水平的限制,遠(yuǎn)超過限制載荷值通常是沒有必要和沒有意義的.圖 7-5-27-5-2 用于超越曲線的 M M 因子推導(dǎo)方法4 4、動力效應(yīng)對破損平安結(jié)構(gòu),主要元件傳力途徑破壞時,其破壞前承受的載荷將分配給剩余結(jié)構(gòu).在主要元件傳力途徑破壞的瞬間,由于動力效應(yīng),剩余結(jié)構(gòu)分配到的載荷增量大于破壞前主傳力途徑所承受的載荷.剩余結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受的最小載荷PYY(PSS)等于動荷系數(shù)與傳力途徑破壞瞬間重新分配的載荷增量乘積加上傳力途徑破壞前的內(nèi)

33、部元件載荷.在沒有分析或試驗數(shù)據(jù)的情況下,金屬結(jié)構(gòu)的動荷系數(shù)取 1.151.15.第6節(jié)平安損傷擴(kuò)展要求的周期未修使用周期1 1、根本概念最小未修使用周期一一假定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一定程度的損傷假定的初始損傷或使用中的損傷尚未進(jìn)行修復(fù)而允許其擴(kuò)展的這段時間期限.最一平安擴(kuò)展周期未修使用周期與飛行器的設(shè)計壽命要求或安排使用中間隔有關(guān)平安擴(kuò)展要求的周期規(guī)定用設(shè)計使用壽命時間或方案檢查間隔來表示.最一在未修使用的最小周期內(nèi)假設(shè)適當(dāng)水平的損傷假設(shè)初始的或使用中的保持未修并讓它在結(jié)構(gòu)內(nèi)增長.損傷尺寸擴(kuò)展極限剩余強(qiáng)度水平不降低至要求的剩余強(qiáng)度水平時,初始損傷或使用中損傷允許擴(kuò)展到的最大尺寸完整結(jié)構(gòu)即在一傳力途徑

34、破壞前的結(jié)構(gòu)；殘存結(jié)構(gòu)在一個單傳力途徑失效后的結(jié)構(gòu)2 2、要求的未修使用周期緩慢裂紋擴(kuò)展,不可檢結(jié)構(gòu)要求的周期為 2 2 倍設(shè)計壽命時間,系數(shù) 2 2 用于包含所有與使用期中裂紋擴(kuò)展有關(guān)的不確定因素.緩慢裂紋擴(kuò)展,場站級可檢結(jié)構(gòu)要求的周期為 2 2 倍的場站級檢查間隔,系數(shù) 2 2 用于允許有一次漏檢,但在破壞前缺陷能被檢查出來并且修復(fù).破損平安完整結(jié)構(gòu)如果為了發(fā)現(xiàn)損傷而必須使主傳力途徑破壞,那么要求的周期為 1 1 個設(shè)計壽命時間如能在主傳力途徑破壞前發(fā)現(xiàn)損傷,那么要求的周期為 1 1 個場站級檢查間隔這項要求嚴(yán)格說并不是為了平安,而是借助這一要求預(yù)防多傳力途徑中有可能產(chǎn)生的耐久性問題,它危

35、及飛機(jī)的使用效能破損平安一殘存結(jié)構(gòu) 對于損傷為飛行明顯可檢結(jié)構(gòu),這一周期為返回基地所需要的時間,系數(shù)取 1 1損傷肯定查出系數(shù)低是由于損傷大,易發(fā)現(xiàn)決定的 對于損傷為地面明顯可檢結(jié)構(gòu),這一周期為 2 2 次飛行,系數(shù)取允許 1 1 次漏檢對于巡回檢查,510510 次飛行,檢查間隔系數(shù)取 5 5任意一次檢查中,損傷不一定查出 對于特殊目視檢查,2121 年,檢查間隔系數(shù)取 2 2比巡回檢查更詳細(xì),提升檢查的置信度系數(shù)降為 2 2 是由于檢查置信度提升而決定的對于場站級或基地級可檢一一 21/421/4 壽命期3 3、使用中可檢查結(jié)構(gòu)最小未修使用期表 7-6-17-6-1 使用中可檢查結(jié)構(gòu)最小未

36、修使用期破損平安類型殘存結(jié)構(gòu)Pc1syu可檢查度最小未修使用周期PFE飛機(jī)明顯可檢飛回基地PGE地面明顯可檢2 2 次飛行PWV巡回可檢5 5 倍檢查間隔PSV特殊可檢2 2 倍檢查間隔PDM場站或基地級可檢2 2 倍檢查間隔第7節(jié)損傷容限設(shè)計要求概括1 1、損傷容限設(shè)計類型相關(guān)圖損傷容限結(jié)構(gòu)設(shè)計類型由設(shè)計概念和可檢查度確定,根據(jù)設(shè)計概念,可將結(jié)構(gòu)分為緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和破損平安結(jié)構(gòu)兩種,破損平安結(jié)構(gòu)又可以進(jìn)一步分為破損平安多途徑傳力結(jié)構(gòu)和破損平安止裂結(jié)構(gòu).圖7-7-1損傷容限設(shè)計類型相關(guān)圖2 2、需要評述的參數(shù)對于每一個結(jié)構(gòu),以下參數(shù)都是需要評述的：1)1)設(shè)計類型一一設(shè)計人員選定2)2)使用

37、中可檢查等級限定檢查類型一一大綱選定3)3)檢查間隔對各種類型的規(guī)定值一一在設(shè)計中使用,對一些特殊設(shè)計也可以根據(jù)單獨(dú)系統(tǒng)的需要改變4)4)初始損傷(使用中損傷和連續(xù)損傷假設(shè))一一規(guī)定值,經(jīng)過證實和論證允許更改5)5)最低要求的剩余強(qiáng)度(以檢查種類和檢查時間間隔規(guī)定的值)一一不能任定6)6)損傷尺寸擴(kuò)展限制一一規(guī)定值7)7)未修使用周期一一規(guī)定值8)8)未存結(jié)構(gòu)損傷尺寸一一規(guī)定值3 3、要求概括表 7-7-17-7-1 緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)要求可檢查度平安裂紋擴(kuò)展間隔剩余強(qiáng)度PXX場站或基地級可檢1/21/2 壽命在 5 5 倍壽命期中最大載荷不可檢2 2 倍壽命在 2020 倍壽命中最大載荷表 7

38、-7-27-7-2 破損平安結(jié)構(gòu)要求可檢查度完整結(jié)構(gòu)殘存結(jié)構(gòu)平安裂紋擴(kuò)展間隔剩余強(qiáng)度PXX平安裂紋擴(kuò)展間隔剩余強(qiáng)度PXX飛行中明顯可檢返回基地100100 次飛行中取人或何地面明顯可檢1 1 倍壽命2020 倍壽命期中最大載荷2 2 次飛行200200 次飛行中取人或何巡回可檢5050 次飛行10001000 次飛行中取人或何特殊目視可檢2 2 年5050 年中最大載荷場站或基地級可檢1/41/4 壽命期5 5 倍壽命期中最大載荷1/21/2 壽命期5 5 倍壽命期中取人或何第8節(jié)應(yīng)用舉例1 1、破損平安結(jié)構(gòu)下翼面蒙皮結(jié)構(gòu),由多塊蒙皮和桁條組成,蒙皮壁板由右向左排列為壁板、 壁板、 、壁板,是

39、主傳力結(jié)構(gòu).每一個展向拼接處均有一主要連接長桁,結(jié)構(gòu)傳力途徑互不影響.結(jié)構(gòu)由于能夠承受一個主傳力途徑或蒙皮壁板的破壞并仍能保持剩余強(qiáng)度及殘存結(jié)構(gòu)要求而可以被設(shè)計成破損平安結(jié)構(gòu).每一主傳力途徑必須滿足完整結(jié)構(gòu)要求,且主傳力結(jié)構(gòu)破壞后的剩余強(qiáng)度應(yīng)滿足主傳力途徑破壞時的剩余強(qiáng)度要求和主傳力途徑破壞后的裂紋擴(kuò)展壽命和剩余強(qiáng)度要求.圖 7-8-17-8-1 下翼面蒙皮結(jié)構(gòu)例如,選定壁板為臨界傳力途徑完整結(jié)構(gòu)要求,必須獨(dú)立地對每一主傳力途徑進(jìn)行校核 .為了滿足破損平安多途徑傳力結(jié)構(gòu)要求.需要有一個使用中檢查方案,假定下翼面僅以巡回目視檢查在外場進(jìn)行定期檢查,此檢查每 1010 次飛行進(jìn)行一次.此外大約 1

40、/41/4 設(shè)計壽命期,結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次場站或基地級檢查.主傳力途徑主傳力途位對于破損平安的結(jié)構(gòu)的完整結(jié)構(gòu),可供選擇的可檢查度有兩種：使用中不可檢和場站或基地級可檢.使用中不可檢類型主損傷為 1.25mm1.25mm 的緊固件孔邊角裂紋, ,由于蒙皮和長桁一起鉆孔, ,故假定兩個元件上同時存在 1.25mm1.25mm 的裂紋.其余孔假定典型制造孔質(zhì)量缺陷,即 0.125mm0.125mm 的徑向角裂紋.在進(jìn)行分析時不必考慮相鄰主損傷間的相互影響,但必須考慮 0.125mm0.125mm角裂紋與主損傷之間的相互影響.連接長桁./*I1主撮物處圖 7-8-27-8-2 初始缺陷假設(shè)場站或基地級可檢查

41、類型假定檢查后禁固件孔的主損傷為無遮擋長度的 6.4mm6.4mm 的穿透裂紋 檢查后使用中的缺陷假設(shè), ,或孔邊角裂紋.蒙皮和長桁上的 6.4mm6.4mm 裂紋應(yīng)處于最不利的位置上.連接長桁10.125mm0.125mm 初始壁板注意：從兩面進(jìn)行檢查.檢查后|.裂紋處于最不利的位置圖 7-8-37-8-3 場站級檢查后的主損傷假設(shè)主傳力途徑完全破壞后的剩余結(jié)構(gòu)損傷,由于主損傷的長桁除外的其它部位為獨(dú)立結(jié)構(gòu),故假設(shè)每一緊固孔都含有一個 0.125mm0.125mm 的典型制造孔質(zhì)量缺陷+ +a a.圖 7-8-47-8-4 主傳力途徑破壞后的主損傷假設(shè)假定正常的檢查可以發(fā)現(xiàn)小于一條破壞的傳力途徑的損傷的情況,完整結(jié)構(gòu)的具體要求是在場站或基地級檢查后假定結(jié)構(gòu)存在如圖 7-8-37-8-3 所示的損傷,并且在下一次檢查之前該損傷不會導(dǎo)致主傳力途徑壁板的破壞,圖 7-8-57-8-5 說明了完整結(jié)構(gòu)必須滿足的裂紋擴(kuò)展及剩余強(qiáng)度要求.0 0 125mmT125mmTd 式典第J J一一個場站級檢宣間隔一0-125mm+&/E0-125mm+&/E典型圖 7-8-57-8-5 場站或基地級檢查后完整結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展及剩余強(qiáng)度要求如果能確定場站或基地級檢查不能發(fā)現(xiàn)比