各几何参数的定义见图 " ((9),是大于 +" 的数值。
对于裂纹扩展限制主要根据结构的类型和可检查度来制定。规范中推荐对于缓慢裂纹扩展在场站或基地级可检时的检查间隔为 +7寿命;使用中不可检,当然意味着在 +个设计寿命期末为 +倍检查间隔。对于破损安全结构必须设计成在某主要传力途径破坏后,在规定的检查间隔内具有要求的剩余强度。为了确保在检查间隔内查出任何主要元件的提前破坏,必须确定初始检查间隔和后续检查间隔。
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"损伤容限试验
通常损伤容限试验是采用全尺寸结构进行试验。全尺寸结构是指真实结构,可以是构件、部件和全机。全尺寸结构损伤容限特性试验可分为两种情况:一是对主要结构单独取样进行考核,二是用飞机部件或全机试验来考核主要结构。后一种情况结合疲劳试验和耐久性试验完成,即用同一个试件来完成疲劳试验(或耐久性试验)和损伤容限试验。前一种视具体情况而定。
()损伤容限试验的目的与要求。全尺寸结构损伤容限试验的主要目的为:
)最终考查所研究结构的裂纹扩展寿命和剩余强度,为确定检修周期或允许的最大初始损伤提供依据。 )用以发现和排除结构可能存在的局部高应力集中区,以实现裂纹缓慢扩展。为了确保实现可靠的断裂控制,必须对所有关系到飞机结构完整性和飞机安全
的主要结构的损伤容限特性进行试验验证。不论采用安全寿命设计还是采用耐久性设计研制的飞机结构,均必须通过损伤容限设计与试验,以进行断裂控制。
全尺寸结构损伤容限试验的要求:
)除了应用飞机部件或全机试验来考核主要结构损伤容限特性外,对无法用飞机部件或全机试验进行考核的主要结构还要单独取样考核。
)当用同一个试件来完成耐久性(或疲劳)试验和损伤容限试验时,首先必须保证耐久性(或疲劳)试验任务的完成,给出结构经济寿命或形成疲劳裂纹的试验寿命,在完成耐久性(或疲劳)试验后,如果要考核的主要结构已损坏(包括出现远大于初始裂纹的损伤),则此试件就不能再做损伤容限试验用。如果要求考核的主要结构未损坏,但试件的其他部分损坏,则允许修复后接着供损伤容限试验用。对于前一种情况,可以通过重新对此主要结构单独取样进行试验来弥补。
%)可预期在耐久性(或疲劳)试验过程中在最关键元件的应力集中部位能自动形成初始裂纹。如果未能形成,则通过人工切口来模拟可能存在的漏检缺陷、裂纹或其他损伤,经疲劳预裂出规定的初始裂纹。
()全尺寸结构损伤容限试验的结构项目。对一架新研制的飞机,通常全尺寸损伤容限试验的结构项目包括(不限于如下项目):机身气密舱; "机身与机翼的结合部; 发动机架或接头; 前缘襟翼; %后缘襟翼与副翼; &机体结构的大型锻件; ’前起落架部件; (主起落架部件; )全机,或带一段机段的机翼,和一段尾翼的机身。
(%)裂纹扩展寿命试验。全尺寸结构损伤容限试验包括裂纹扩展寿命试验和剩余强度试验。
裂纹扩展寿命系由初始裂纹扩展到裂纹容限的寿命来描述的,但必须是满足剩余强度要求前提下的裂纹扩展寿命。因此,在试验开始之前,应通过结构剩余强度分析和主要结构元件试验给出预测的裂纹容限。在所有主要结构的元件中都应该假设
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存在着裂纹。在规定的设计使用载荷谱和规定的使用期间内,初始裂纹不能扩展到容限裂纹尺寸。要满足此要求必须对裂纹扩展速率进行测定,并用以判断可能的裂纹扩展寿命。
需要给出裂纹扩展寿命的结构范围仅限于场站级或基地级可检结构和使用中不可检结构,而且应该是关系到飞机结构完整性和飞行安全的主要结构,即仅对需要进行断裂控制的结构定寿。
()剩余强度试验。全尺寸结构剩余强度试验是一种静力破坏试验,用以检查含裂纹结构中当裂纹扩展至裂纹容限时,是否具有承受 "损伤容限载荷的能力。同样,进行剩余强度试验的结构也是场站级或基地级可检结构,而且是关系到飞机完整性和飞行安全的主要结构。剩余强度试验应在裂纹扩展寿命试验完成后进行,即裂纹扩展至接近但小于依据分析和主结构元件试验所预测的裂纹容限时,终止裂纹扩展试验改为进行剩余强度试验。
在飞机结构损伤容限试验规范中对结构剩余强度试验验证做了如下规定:
")通过疲劳裂纹扩展寿命试验使裂纹扩展到裂纹容限,也可用人工开切口预制出容限裂纹来模拟,可以认为仅结构关键部位存在有由规定尺寸的初始裂纹扩展成的裂纹容限。
%)试验时,结构关键部位所有主要设计情况均需加载至 "损伤容限载荷,然后选取最主要情况加载至破坏。若加载至 "%&损伤容限载荷,结构尚未破坏,允许终止试验。
’)结构必须能承受 "损伤容限载荷。加载至 "损伤容限载荷再卸载到零,允许结构有残余变形,但所产生的残余变形应不妨碍结构正常工作。
第五节 (耐久性设计方法
一、耐久性设计思想
")基本含义
飞机结构的耐久性是指飞机结构在规定的经济寿命期间内,抵抗疲劳开裂、腐蚀、热退化、剥离、磨损和外来物偶然损伤作用的一种固有能力。经济寿命是由执行耐久性试验计划的结果所表示的工作寿命,当被试验的结构出现遍布损伤时,要修理又不经济(维修成本大幅度提高);不修理则又影响结构使用功能时,则认为结构已达到经济寿命。
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