北航-结构与耐久性损伤容限设计-考试题目范围-关老师
北航航概期末考试复习参考试题范文
航概期末考试复习参考试题1.第三代战斗机的标志性特点有哪些?第三代战斗机的性能有了明显的提升,具有更高的机动性能和超视距攻击能力,具有多用途、大航程、敏捷性、先进的综合航空电子和火控系统,更大的武器外挂能力,是名副其实的“空中优势”战斗机。
采用多种气动布局形式。
出现鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、翼身融合、大边条翼、前缘机动襟翼、腹部进气等布局形式。
采用了更为先进的发动机,涡轮风扇发动机广泛应用于三代机,推重比(发动机推力/飞机重量)达到并超过1.0第三代战斗机开始采用大量的诸如主动控制、空中加油、复合材料、放宽静稳定、电传操纵等先进技术。
第三代战斗机的使用过载达到9左右,使用寿命一般在3000飞行小时上,机体除满足强度、刚度设计要求外,还考虑了安全寿命设计、破损安全或损伤容限设计。
为减轻结构重量,第三代战斗机的框、梁、壁板等主体结构多采用整体构件,钛合金、铝锂合金、复合材料等先进轻质材料的用量明显增加。
2.第四代战斗机的标示性特点有哪些?具备隐身能力。
采用了推重比大于10并带有“矢量喷管”的涡轮风扇发动机。
具有超机动、超声速巡航、中远程攻击能力。
四代机很好的兼顾了隐身性和机动性,在不开加力燃烧的情况下可以进行超声速巡航。
具有多目标攻击武器系统、综合式航电系统,主要机载武器为超视距攻击空空导弹。
大量采用比强度、比刚度更高的轻质材料,其中复合材料、钛合金、铝锂合金等高性能轻质材料的用量大幅度增加,传统铝合金和钢的用量显著减少,机体按耐久性/损伤容限设计。
3.什么是正常式气动布局?正常式气动布局有哪些优缺点?(1)正常式布局是指机翼在前、水平尾翼在机身后段的布局型式。
(2)正常式布局广泛采用,技术成熟,数据资源、知识储备和设计经验丰富,理论研究完善,生产技术也成熟稳定,同其他气动布局型式相比各项性能比较均衡。
正常式布局飞机机翼-尾翼的组合具有较好的纵向和横航向稳定性。
对于静稳定的正常式布局飞机而言,水平尾翼需产生负升力,全机升力减小,升阻比降低。
3.3飞机结构损伤容限分析
= KI
r
π
gi( I ) (θ )
,σ y = KI 2πr ,τ xy = 0
裂端正前方: θ = 0, σ x = 裂纹表面:
KI 2πr
θ = π , σ x = 0,σ y = 0,τ xy = 0
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1.裂纹尖端应力应变场和应力强度因子
σ
(I ) ij
应力场公式的特点: 1)在裂纹尖端,即r=0处,应力趋于无穷大,应力在裂纹尖端 出现奇异性。 2)应力强度因子KI在裂纹尖端是有限量。 3)裂纹尖端附近区域的应力分布是r和θ的函数,与无穷远处的 应力和裂纹长度无关。 可以看出,用应力作为参量来建立如传统的强度条件失去了意 义。但应力强度因子是有限量,它不代表某一点的应力,而是 表征裂端应力应变场强度的参量。所以KⅠ 可作为参量建立破 坏条件是恰当的。强调:因KⅠ 由线弹性理论推出,所以一般 只适用于线弹性材料的断裂。由此建立起来的理论称为线弹性 断裂力学。
把握好含裂结构的裂纹的基本特性--断裂力学
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2断裂力学基础
断裂力学概念 以含裂体的特征参数(几何、载荷)表征其内力、形变规律, 研究含裂体剩余强度规律及破坏准则, 包括交变载荷作用下 的裂纹演变规律及寿命估算分析等。
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裂纹 按裂纹的几何特征分类
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裂纹
按裂纹的力学特征分类
1型(张开型): 承受与裂纹面垂直的正应力σ, 裂纹面位移沿y方向,裂纹张开。 2型(滑开型): 承受xy平面内的剪应力τ, 裂纹面位移沿x方向,裂纹面沿x方向滑开。 3型(撕开型): 承受是在yz平面内的剪应力τ, 裂纹面位移沿z方向,裂纹沿 z方向撕开。
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3.裂纹尖端塑性区
前面曾提到,根据弹性解,在裂纹尖端处应力趋于无 穷大,而实际上这是不可能的。事实上,当应力超过屈服 应力时,必然在裂纹尖端邻近区域产生塑性变形,从而使 裂纹尖端区的应力松弛,不可能达到无限大。应该说,材 料一旦屈服,就不遵从弹性规律,故线弹性断裂力学不适 用于屈服区。但如果屈服区很小(高强度、低中韧性材料 即如此)则其周围的广大区域仍是弹性区,经过必要的修 正后,线弹性断裂力学分析仍然有效。 那么如何就塑性区影响进行修正呢?
民用航空器维修执照考试:飞机结构修理考试题库(题库版)
民用航空器维修执照考试:飞机结构修理考试题库(题库版)1、单选在损伤容限设计中,对于缓慢裂纹扩展结构,初始裂纹的检测概率和置信水平应分别为()。
A、90%和95%B、90%和90%C、90%和50%D、100(江南博哥)%和60%正确答案:A2、单选在进行复合材料变厚度结构设计时,铺层数递减形成台阶,每层台阶的宽度是多少()?A、1/4inB、5mmC、2.5mmD、0.5in正确答案:C3、单选压力和环境密封剂常用在哪些部位()?A、燃油箱B、发动机防火墙C、APU排气口D、客舱、货舱正确答案:D4、单选外用千分表不能做什么用()?A、检查不平行度B、圆柱体的椭圆度C、圆柱体锥度D、斜度正确答案:D5、单选下列关于紧固件的叙述错误的是()?A、当需要紧固件传递较低的分布剪切载荷时,一般选用普通实芯铆钉B、当做临时性修理时,可考虑采用盲铆钉C、当被连接构件均为铝合金构件时,应采用钢紧固件D、尽量不要在同一部位或同一行中混合使用两种不同类型的紧固件。
正确答案:C6、单选修理薄壁杆件时,如果原构件是7075-T6铝合金,则加强件厚度应加大()?A、10%B、20%C、25%D、35%正确答案:D7、单选当构件厚度大于或等于多少时,使用Hi-Lock紧固件()?A、0.05inB、0.08inC、0.1inD、0.2in正确答案:B8、单选关于选用螺栓时应错误的做法是()?A、镀镉螺栓和螺钉不能用于温度超过450℉的地方;B、对于主要承力结构的连接,使用直径小于0.25in的螺栓;C、螺栓与孔的接触面处应无螺纹,否则易产生疲劳裂纹;D、当需要借用原螺栓孔时,一般应扩孔,将螺栓直径加大一级。
正确答案:B9、单选钢铁和铝合金发生腐蚀的临界相对湿度是()?A、50%B、60%C、65%D、90%正确答案:C10、单选复合材料主要以什么形式在飞机上应用()?A、层合板B、蜂窝结构C、泡沫夹芯结构D、编织纤维直接铺成正确答案:B11、单选下列哪种情况飞机承受不对称载荷()?A、飞机三点或两点接地时的外载荷B、飞机在平飞和在垂直平面内做机动飞行时的外载荷C、飞机侧滑时的外载荷D、由机翼和水平尾翼的固定接头传给机身的外载荷正确答案:C12、单选当修理蒙皮时,补强件或拼接连接件的厚度应加大()?A、越厚越好B、40%-50%C、1级或2级D、等厚度正确答案:C13、单选哪一项不是蜂窝夹芯压瘪的原因()?A、当夹芯承受弯矩作用时,夹芯要受到压缩作用B、不正确的维护行为(如工具脱落等)C、声振环境的作用D、外来物的撞击正确答案:C14、单选剖面线之间的距离至少是粗实线的多少倍()?A、2倍B、3倍C、4倍D、5倍正确答案:A15、单选7075铝合金是一种什么铝合金()?A、AL-Mg合金B、AL-Zn合金C、AL-Cu合金D、AL-Si合金正确答案:B16、单选桁条损伤大多数为腐蚀损伤若清除损伤后,腐蚀深度小于行条厚度的10%,宽度小于行条宽度的2/3,应做什么修理()?A、更换长桁B、贴补修理C、不修理修理D、镶平修理正确答案:B17、单选什么样的疲劳断口的扩展区呈现明显的贝壳状条纹()?A、恒应力-恒应变断口B、低周疲劳断口C、高周疲劳断口D、低应力高周疲劳断口正确答案:D18、单选压力和环境密封剂是一种()?A、不含铬酸盐的聚硫化物密封剂;B、含有铬酸盐的聚硫化合物密封剂;C、黑色硅酮密封剂;D、绿色硅酮密封剂。
飞机结构的损伤容限及其耐久性分析
飞机结构的损伤容限及其耐久性分析【摘要】随着航空航天技术的发展,飞机结构设计的理论与思想也不断更新,从静强度、动强度、疲劳强度及断裂强度的进化,而损伤容限/耐久性分析也已成为目前飞机结构设计的重要规范。
本文将从飞机结构设计的发展历史说起,详细介绍飞机损伤容限与耐久性分析的设计思想、理论和基本方法,为飞机结构设计提供理论基础。
【关键词】飞机结构设计思想;耐久性分析;损伤容限1、前言随着航空技术的快速进步,基础力学包括结构力学,断裂力学等基础理论的发展,飞机结构设计的方法也日新月异。
飞机结构的损伤容限及耐久性分析在理论的基础上,以及长期的飞机结构设计经验和服役工作历史的数据积累上,国际航空届以标准设计规范的形式确立下来的一种飞机设计方法。
基于损伤容限和耐久性分析的飞机结构设计方法延续以往的设计方法的优点,并相应的补充发展,经过不断的实践发展,目前已具备实用性和形成了相对完整的设计系统。
目前各国的适航认证规定最新设计的民用飞机必须按照损伤容限设计,这充分说明了损伤容限及耐久性分析设计方法的重要性,因此其在国内的推广与应用是必然。
2、飞机结构设计理论的进程从飞机诞生以来,飞机的飞行实践应用推动者飞机设计思想的不断进化。
飞机分为军用机和民用机,民用飞机注重安全与成本,军用机则更加注重飞机的战斗能力和存活性能等方面。
因此飞机结构设计思想随着对飞机要求的不断变化而更新,目前正向着高机动、高稳定性、低成本、长使用寿命的全面设计方法方向进步。
飞机结构最初是采用目前熟知的静强度分析,即对飞机结构的抗拉、压、扭转等各种强度与载荷进行设计计算,引入一定的安全余量系数,使其满足各种结构强度设计的规范。
这是最早期的设计方法,静强度设计的要求主要考虑的飞机结构强度,但相对来说过于简单不够全面。
随着第一次世界大战的进行,在飞机使用的过程中发现,飞机的结构设计不断要有强度上的要求,而且在刚度方面也要满足,这对于飞机的振动有很大的影响。
北航-结构与耐久性损伤容限设计-考试题目范围-关老师
结构耐久性和损伤容限设计理论与方法 梁昆2012年12月7日1、张开型或I 型:外载荷为垂直于裂纹平面的正应力,裂纹面相对位移垂直于裂纹平面。
滑开型或II 型:外载荷为面内垂直裂纹前缘的剪力。
裂纹在其自身平面内作垂直于裂纹前缘的滑动。
撕开型或III 型:外载荷为离面剪力。
裂纹面在其自身平面内作平行于裂纹前缘的错动。
2、应力强度因子:应力强度因子K 则是构件几何、裂纹尺寸与外载荷的函数,它表征了裂纹尖端受载和变形的强度,是裂纹扩展趋势或者裂纹扩展推动力的度量。
三种种类:受双向拉伸载荷情况、无穷远处收均匀建立情况、受离面建立情况分别对应I 、II 、III 型裂纹的应力场和位移场可表达为:a K I πσ=,a K II πτ=,a q K III π=3、应力强度因子求法:1、解析法a 、无限大板含有无限多个均匀相距2b 而各长2a 的共线裂纹可见,无限大板上有共线的无限多裂纹时,其应力强度因子等于只有一个裂纹时的应力强度因子乘以一个系数 ,此系数永远大于1.0b 、含中心裂纹无限大板受楔力P2.数值解法数值方法有边界积分方程法、边界配置法、有限元法以及一些建立在能量原理上的方法。
下面简要介绍使用有限元法求解应力强度因子的原理。
用有限元法计算应力强度因子,可用两种方法:一种方法是直接应用裂纹尖端应力或位移场渐进解的表达式:另一种方法是通过能量关系,例如应用J 积分计算,用 来计算应力强度因子。
3.实验方法应力强度因子不可能通过实验直接求得,但可以通过它与某些可测量的量的关系求得。
4.叠加法由于应力强度因子的概念是建立在线弹性力学基础上的,叠加原理可用于求应力强度因子。
4、求下图所示情况的应力强度因子已知图1.7(b)的应力强度因子解为:,利用叠加原理可知图1.7(a)的应力强度因子为,所以,解为5、断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的抗力。
Kc ,Gc 等称为材料的断裂韧度。
断裂韧度的特点1、与试件厚度有关系2、与材料状态(热处理等)有关3、与温度有关。
航空航天结构材料-聚合物基复合材料的使用、设计与分析概论:4.3-4.4损伤耐久性与再循环
受到飞行中机组能明显可检的离散源损伤的结构,必须能承受持续 安全飞行所要求的载荷
任何修理过的损伤都必须能够承受极限载荷
飞机损伤容限
概念
VID
Visible Impact Damage
BVID
Barely Visible Impact Damage
检测目标
确定具体结构细节的关键损伤形式和设计准则; 确定零件生产的工艺和质量控制; 确定可靠的外场维护方法。
应通过这些研究得到表征目视可见损伤的方法来用 于例行常规检查,并以更精确可靠的NDE方法以定量给出 剩余强度。
损伤检测与损伤阻抗
飞机定期检测程序
巡回检测
——远距离目视检测,以发现孔洞和大面积凹痕或纤维 断裂,即易检损伤
一般目视检测
——对较大范围的内部和/或外部区域进行仔细的目视 检查,以发现冲击损伤的迹象(如凹坑、纤维断裂)或 其他结构异常,需要有适当的光照和易于接近的工具 (如梯子和工作平台),也可能需要辅助检测工具(如 镜子)和表面清洁
损伤容限的主要目标——安全性
损伤容限原理是从“安全寿命”和“破损安全”方法 发展而来。
飞机损伤容限
涉及到的军用和民用航空要求
带有在制造中和使用中检测时未检出的可能损伤或缺陷的结构, 必须承受极限载荷,并不得削弱飞机在其寿命期(放大适当的系 数)内的使用
带有在维护检测时可检出损伤的结构,必须承受1倍寿命出现1次 的载荷,并要求在施加了1倍检查间隔中出现的重复载荷后再施加 该载荷
损伤类型、特征和来源
使用损伤来源
冰雹 跑道碎石 地面车辆、设备和结构 雷击 工具掉落 鸟撞 涡轮发动机叶片脱落 火焰
磨蚀 弹伤(军机) 雨水腐蚀 紫外线曝露 湿热循环 氧化退化 重复载荷 化学曝露
航天器结构与机构题库及答案
《航天器结构与机构》题库及参考答案1.1什么是航天器结构?主要功能有哪些?指为航天器提供总体构型,为各分系统仪器设备提供支撑,承受和传递载荷,并保持一定刚度和尺寸稳定性的部件或附件的总称。
功能:承受载荷,安装设备,提供构型1.2什么是航天器机构?主要功能有哪些?指使航天器及其部件或附件完成规定动作或运动的机械部件。
功能:连接(压紧),释放,展开,分离,指向,承载1.3目前我国卫星的主结构采用的形式有哪些?中心承力筒结构,杆系结构,箱型板式结构,壳体结构1.4我国返回式航天器的主结构形式是什么?壳体结构:密封舱等舱体结构1.5航天器鉴定试验和验收试验有何不同?鉴定试验是初样阶段,是设计验证的最有效手段,是对设计思想和设计方法的验证验收试验是正样阶段,是对飞行产品的试验1.6什么是航天器的附件结构?特指在空间伸展在航天器本体之外的部件,如太阳翼和可展开天线。
1.7航天器机构与航天器结构的最主要区别是什么?机构指实现动作和运动的部件,结构指提供稳定构型的部件1.8航天器上的一次性机构有哪些?压紧与释放机构,展开机构,连接与分离机构1.9航天器的研制共分为哪几个阶段?可行性论证阶段,方案阶段,初样阶段,正样阶段1.10航天器的初样研制阶段工作重点是什么?通过初样产品的设计、制造和试验,对航天器结构与机构的设计进行全面鉴定,包括:设计对设计要求的符合程度;设计所采用的分析方法和分析结果的正确性;设计所采用的材料工艺的合理性和可行性;设计所需地面试验的合理性和可行性;设计的可靠性和质量保证措施,等等。
2.1 一般说,航天器承受的载荷最严重的时刻是在哪个过程?起飞(最大噪声)和跨音速时(最大气动载荷)2.2 在下面四个环境中,对航天器机构的影响最大的环境是哪个?(1)地面环境;(2)发射环境;(3)空间环境;(4)再入环境。
(2)发射环境2.3 分别简述发射环境和在轨环境对航天器结构与机构的影响。
(1)发射环境:起飞冲击与噪声:排气压力产生瞬态空气压力脉动,噪声诱发火箭和航天器振动。
航空器结构损伤评估与修复策略考核试卷
C.提高结构的疲劳寿命
D.减少结构的重量
17.以下哪些因素会影响航空器结构损伤修复后结构的完整性?()
A.修复材料的粘接强度
B.修复区域的处理工艺
C.修复后的结构应力分布
D.修复环境的温湿度
18.以下哪些情况下,可能需要对航空器结构进行临时修复?()
A.损伤在关键部位,需要临时加固
航空器结构损伤评估与修复策略考核试卷
考生姓名:__________答题日期:__________得分:__________判卷人:__________
一、单项选择题(本题共20小题,每小题1分,共20分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列哪种方法不适用于航空器结构损伤的初步检测?()
A.目视检查
B.超声波检测
C.红外热成像
D.电阻率测量
2.在航空器结构损伤评估中,下列哪个因素不是必须考虑的?()
A.损伤的位置
B.损伤的大小
C.损伤的形状
D.飞行员的体重
3.关于复合材料结构损伤,以下哪项描述是正确的?()
A.复合材料损伤通常是线性的
B.复合材料损伤不可逆
C.复合材料损伤仅限于表面
D.复合材料损伤可以通过涂漆修复
4.下列哪种情况下,航空器结构损伤必须立即修复?()
A.损伤小于允许的最大尺寸
B.损伤位于不易观察的区域
C.损伤导致结构强度降低
D.损伤对飞行性能没有影响
5.在航空器结构损伤评估中,下列哪项不是应力集中效应的体现?()
A.损伤尖角
B.损伤孔洞
C.损伤长度
D.损伤颜色
6.以下哪项技术常用于确定损伤对航空器结构完整性的影响?()
关老师讲稿最终版本
关志东
北航飞机所 2007.11
的作用。影响飞机 结构强度的载荷主要有 飞行中的空气动力D、L、C 发动机推力F
质量力(重力及惯性力)m
着陆时地面冲击力 F
m
局部载荷(如增压座舱中增压载荷) 次要载荷(如在运输和维护中引起载荷)
考虑飞机转动时的过载
以上分析是将飞机作为质点分析,但实际上,飞机是 有一定尺寸的物体。飞机在空中飞行时通常既有平移 运动,又有绕质心的三个坐标轴方向的转动。若飞机 在对称面内作曲线运动,平尾上载荷使飞机产生绕z轴 转动的角速度和角加速度,会产生在x和y方向上的过 载增量。
ax nx g ay ny g
大气紊流引起颠簸过载(突风过载)
空气中气流是不平静的,气团移动会引起水平突风和 垂直突风,其强度Vw-能达到15 ~ 20m/s。突风可能 是单突风.也可能是大的同一频率的循环突风。当飞 机遇到突风时会感到颠簸,因而承受很大的过载,即 颠簸过载(或突风过载)。
计算突风载荷的方法
离散阵风分析方法:
(1)基本飞行设计质量mif
基本飞行设计质量,即前几节讨论中所指的飞机质量,它和最大 使用过载系数值是飞机外载荷计算、结构设计和强度计算的重要 参数。它基本上确定了一架飞机的强度水平。如果基本飞行设计 质量取大了,会影响飞机性能;反之,会影响飞机的安全。强度 规范中对mif。进行了如下规定: ●对于歼击机、强击机和歼击教练机,应根据空机质量、乘员、滑 油、氧气质量、按战术技术要求携带的基本武器质量以及50%的 机内燃油质量(不含超载燃油)之和确定;或者根据战术技术要 求确定。因为战斗机在训练飞行和与敌机格斗时才作最大使用过 载的机动飞行,此时应已爬到一定的作战高度并进到作战区域, 且机内燃油已消耗约50%。 ●对于其他类飞机,应根据带有基本有效载重质量,减去暖机、滑 跑以及爬升所消耗燃油质量确定,或根据战术(使用)技术要求 确定。
宇航机构与结构考试题库与参考答案(哈尔滨工业大学刘荣强老师与敦宏伟老师授课)
杆件应变能公式是什么?
P L P-轴向载荷,L-杆件长度,A-横截面积,E-弹性 2 AE 2
模量 5.7 杆系结构的应变能大小与结构效率的高低是什么关 系? 杆系结构中每个杆件的应变能几乎相同, 则结构效率较高 (应变能均匀分布) 6.1 蜂窝夹层结构在航天器中得到较广泛应用的最主要 原因是什么? 优良的比刚度性能(最重要) 、较高的比强度性能、良好 的抗疲劳、阻尼减振、隔声吸声和隔热性能、结构的可设 计性、具有平整的表面,适用于设备的安装、结构简单成 本低。 6.2 我国蜂窝夹层结构的铝合金面板厚度最小为多少? 0.3mm 6.3 蜂窝夹层板的主要破坏形式有哪些? 整体失稳、面板皱曲、剪切皱损、芯格内面板凹曲、芯子 局部压塌、面板破裂、横行剪切破坏。 6.4 在蜂窝夹层结构中添加埋件的主要目的是什么?为 保证蜂窝夹层板的连接强度和刚度 6.5 在蜂窝夹层结构中采用预埋件和后埋件, 它们的区别 在哪里? 预埋件是在蜂窝夹层板制造完成之前埋入夹层板内的埋 件。 后埋件是在蜂窝夹层板制造完成之后埋入夹层板内的 埋件。预埋件的位置在蜂窝夹层板制造之前就必须确定, 制造之后不能改变。 后埋件在蜂窝夹层板上的位置可以根 据所连接结构件或设备需要来确定。 6.6 一般说,航天器蜂窝夹层结构的芯子需要穿孔,其主 要原因是什么? 由于蜂窝夹层板结构是在地面胶接成形, 在空间环境下长 期工作,穿孔使蜂窝芯子内残留的空气能自由排放,以保 证夹层板在空间真空环境中不会因芯格内的气压载荷而 变形或受损。 6.7 以下哪种壳体结构也可称为半硬壳结构: ( 1) 网格壳; (2)波纹壳; (3)桁条加筋壳; (4)蜂窝夹层壳。 6.8 中心承力筒的主要功能是什么? 1.承受整个航天器主要载荷; 2.做为整个航天器结构组 装的核心;3.为航天器上许多设备提供安装接口或空间; 4.提供航天器与运载火箭连接于分离接口; 5.提供航天器 设计和工艺基准; 6.提供航天器服务舱或者航天器在地面 组装、试验、运输、贮存的支持面,以及航天器与地面支 持设备的机械接口。
北航航空学院研究生培养计划
航空科学与工程学院飞行器设计(082501)学术学位硕士研究生培养方案一、适用学科航空宇航科学与技术(0825)飞行器设计(082501)飞机适航设计(99J1)飞行动力学与飞行安全(0825Z1)旋翼飞行器设计(0825Z2)二、培养目标1.坚持党的基本路线,热爱祖国,遵纪守法,品行端正,诚实守信,身心健康,具有良好的科研道德和敬业精神。
2.适应科技进步和社会发展需要,在飞行器设计领域掌握坚实的基础理论和系统的专门知识,有较宽的知识面和较强的自学能力,掌握飞行器总体设计、结构设计、气动弹性、飞行力学及飞行安全等方面的知识,具有从事科学研究或独立担负专门技术工作的能力,掌握一门外国语,造就一批高层次、复合型、具有一定国际视野和竞争力的航空航天领域的工程技术研究型人才。
3.具有创新精神、创造能力和创业素质。
三、培养方向飞行器总体设计1.航空器总体综合设计与优化2.临近空间飞行器系统综合设计3.飞行器隐身技术4.飞行器效能评估与战斗生存力设计5.微小型飞行器6.飞行器发展战略7.飞行载荷与静气动弹性修正8.气动弹性优化飞行器结构设计1.结构优化设计2.结构可靠性3.复合材料结构设计4.智能结构与结构控制5.飞行器结构与机构动力学设计及试验6.颤振设计7.气动伺服弹性与主动控制8.耐久性与损伤容限设计9.结构热设计与防护10.主动控制起落装置设计11.飞机适航符合性验证飞行动力学与控制1.航空器操纵与稳定性2.航空器飞行动力学与控制3.飞行品质与飞行模拟4.临近空间飞行器动力学与控制5.大迎角飞行动力学6.非线性飞行动力学与控制。
飞行安全1.适航性2.飞行环境与模拟3.空中交通管理4.飞行安全与飞行事故分析5.驾驶策略与飞行训练新技术6.飞行试验技术7.试飞取证技术四、培养模式及学习年限为保证培养质量,飞行器设计学科硕士研究生培养实行导师负责制,或以导师为主的指导小组制。
导师(组)负责制订硕士研究生个人培养计划、组织开题报告、指导科学研究和学位论文等。
北航-建筑结构选型习题及参考答案2
建筑结构选型习题及参考答案2单项选择题 1根据承重墙的布置方式不同,多层混合结构房屋不包括( )。
A、纵横承重体系B、外框架承重体系C、横墙承重体系D、纵墙承重体系答案:B1.刚架的类型不包括( )。
A、无铰刚架 B、两铰刚架 C、三铰刚架 D、多铰刚架答案:D2.钢-混凝土组合楼盖结构的主要组成构件不包括( )。
A、组合梁B、钢筋混凝土板C、组合楼板D、支承构件答案:D3.下面哪一项不是确定拱结构的矢高时须考虑的重要因素?( )。
A、满足建筑使用功能和建筑造型要求 B、保证结构受力合理C、减少结构成本D、满足屋面排水构造的要求答案:C4.在抗震设防区,框架体系房屋结构柱子的净高与截面长边的比值宜大于( )。
A、4B、3C、5D、2答案:A5.薄腹梁实质是梁结构,属受弯构件,它不具备以下哪项优点?( )A、设计、制作简单B、安装方便C、自重较轻D、不需设置屋面支撑答案:C6.桁架结构相较于梁结构有很多优点,其中不包括( )。
A、体型专一化B、增大了适用跨度C、施工方便D、材料多样化答案:A7.一般情况下,矩形平面建筑都采用等间距、等跨度的结构布置。
间距一般为( )。
A、5m B、6m C、7m D、8m 答案:B8.常用的高层钢结构体系不包括( )。
A、框架结构体系 B、组合结构体系C、筒体结构体系D、竖向桁架结构答案:B9.在高层建筑结构中,常用的竖向承重结构体系不包括( )。
A、框架结构体系B、剪力墙结构体系C、筒体结构体系答案:A10.膜结构的基本性能要求可以不满足下面哪一项?( )A、力学性能B、工艺性要求C、耐久性D、透水性答案:D11.纵墙承重的砌体房屋,适用于下列四类建筑中的哪几类?1、住宅;2、办公楼;3、多层商场;4、教学楼。
( ) A、12 B、23C、24 D、34答案:C 12.框架-剪力墙结构以框架体系为主体,以剪力墙为辅助,这种结构适宜层数不超过( )层。
A、20 B、30C、40 D、50答案:B13.桁架结构形式适用的结构类型不包括( )。
【北航 机械工程】北航本科生机械设计考试试题及答案(AB卷·2套)
试题A一、填空(每空1分,共20分)1.在疲劳曲线上,以循环基数N0为界分为两个区:当N≥N0时,为()区;当N<N0时,为()区。
2.刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗()的能力。
零件材料的弹性模量越小,其刚度就越()。
3.润滑油的()性越好,则其产生边界膜的能力就越强;()越大,则其内摩擦阻力就越大。
4.为改善润滑油在某些方面的性能,在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为()。
5.正是由于()现象,使带传动的传动比不准确。
带传动的主要失效形式为()和()。
6.蜗杆传动的主要缺点是齿面间的()很大,因此导致传动的()较低、温升较高。
7.链传动水平布置时,最好()边在上,()在下。
8.设计中,应根据被联接轴的转速、()和()选择联轴器的型号。
9.径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为();而()与()之比称为偏心率 。
10.对于普通平键,考虑到载荷分布的不均匀性,双键联接的强度按()个键计算。
二、判断题(每小题1分,共10分)(正确的划“√”,错误的划“×”)11.十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件,因此属于刚性联轴器。
()2.两摩擦表面的粗糙度值越小,则越容易实现液体动力润滑。
()3.在计算转轴的强度时,安全系数法比当量弯矩法更精确。
()4.相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等,旋向相反。
()5.闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算,确定传动的几何尺寸,然后校核齿根弯曲疲劳强度。
()6.由于链传动不需要张紧力,故作用在轴上的载荷较小。
()7.正是由于过载时产生“弹性滑动”,故带传动对传动系统具有保护作用。
()8.楔键只能用于单向传动,双向传动时,必须采用两个楔键。
()9.性能等级为6.6级的螺栓,其屈服点=600MPa。
()s10.机械零件的计算分为设计计算和校核计算,两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。
()三、简答题(每小题5分,共20分)1.简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象?2.对于滚动轴承的轴系固定方式,请解释什么叫“两端固定支承”?3.简述形成稳定动压油膜的条件?4.解释名词: 滚动轴承的寿命;滚动轴承的基本额定动载荷。
飞机结构耐久性和损伤容限设计
飞机结构耐久性和损伤容限设计【摘要】飞机结构设计质量的高低直接决定其耐久性与损伤容限特性的优劣。
耐久性设计和损伤容限设计互相补充,共同保障飞机结构的安全性、可靠性和经济性,是保证飞机结构完整性的重要手段。
本文对飞机结构设计思想的发展,损伤容限的设计原理和设计要素进行了归纳阐述。
【关键词】飞机结构设计;耐久性;损伤容限1、飞机结构设计思想的发展飞机设计思想的发展来源于飞机的使用实践和科学技术的不断进步。
飞机设计思想的演变,对军用飞机,主要取决于飞行和战斗性能、生存能力以及经济成本等。
对民用飞机特别重要的是安全性和经济性。
二次大战后的几十年来航空运输市场迅猛发展,飞机的性能迅速提高,对飞机的安全性和经济性提出了越来越高的要求,同时,断裂力学等相关学科逐步发展成熟,促使飞机结构设计思想发生了深刻的变化。
几十年来,飞机设计思想经历了从静强度设计、疲劳(安全寿命)设计、安全寿命/破损安全设计、安全寿命/损伤容限设计,到耐久性/损伤容限设计等多次的演变。
2、耐久性和损伤容限设计概论结构耐久性是结构的一种基本品质,它代表飞机结构在规定的使用期内,结构抵抗疲劳开裂、腐蚀(包括应力腐蚀)和意外损伤引起开裂的能力。
在规定的使用期内,不允许出现功能损伤(刚度降低、操纵效率下降、座舱减压、油箱漏油等)。
耐久性设计目标是经济寿命,而不是安全寿命,也就是说具有耐久性设计的飞机在整个服役期内,能有效的使用、随时处于良好状态,不需附加的维护和操作费用。
损伤容限设计承认飞机结构在使用前就带有初始缺陷,在使用过程中,在重复载荷作用下不断扩展,但必须把这些缺陷或损伤的增长控制在一定的范围内,在规定的检查期内,结构应满足规定的剩余强度要求,以保证飞机结构的安全性和可靠性。
利用安全寿命给出飞机的使用寿命,或通过耐久性设计和试验保证飞机结构的经济修理极限和经济寿命满足设计使用寿命要求,用损伤容限设计来保证飞机结构的安全。
目前飞机设计主要是采用这个设计思想。
第一章飞机结构与系统复习题手工改进无答案
飞机结构与系统复习题飞机结构1、飞机结构适航性要求的主要指标:A、强度、刚度、稳定性与疲劳性能B、动强度与疲劳性能C、抵抗破坏与变形的能力D、安全系数与剩余强度2、下列飞机结构中属于重要结构的是: (1|2|3)A、机身和机翼B、尾翼和操纵面C、发动机和起落架D、发动机整流罩、背鳍与腹鳍3、飞机结构安全寿命设计建立的基础是:A、充分发挥结构的使用价值B、尽量减少结构的重量C、结构无裂纹D、允许结构有裂纹4、飞机结构损伤容限设计思想是:A、承认结构在使用前带有初始缺陷B、在服役寿命期内设有可检裂纹C、结构的剩余强度随使用时间保持不变D、设计出多路传力结构和安全止裂结构5、飞机结构耐久性设计的基本要求是: (2|3|4)A、结构具有抵抗疲劳开裂、腐蚀、磨损能力B、结构经济寿命必须超过一个设计使用寿命C、低于一个使用寿命期内不出现功能性损伤D、飞机经济寿命必须通过分析和试验验证6、飞机结构经济寿命:A、结构到修不好的使用时间B、结构出现裂纹的工作时间C、结构第一个大修周期的时间D、执行耐久性试验计划结果的工作寿命7、现代民用运输机结构采用何种设计思想:A、安全寿命设计B、耐久性设计C、损伤容限设计思想D、破损安全设计8、飞机结构的强度是:A、结构抵抗变形的能力B、结构抗腐蚀的能力C、结构抵抗破坏的能力D、结构的稳定性9、损伤容限结构的分类A、裂纹缓慢扩展结构B、破损安全结构C、限制损伤结果D、1、2正确10、飞机结构的刚度是:A、结构抵抗变形的能力B、结构抗腐蚀的能力C、结构抵抗破坏的能力D、结构的稳定性11、现代运输机飞行中所受的外载荷有:A、集中载荷、分布载荷与动载荷B、重力、升力、阻力和推力C、升力、重力、推力、阻力和惯性力D、座舱增压载荷与疲劳载荷12、飞机飞行过载定义为:A、气动力比重力B、升力比阻力C、推力比阻力D、升力比重力13、操纵n过载飞机左转弯右发动机过载:A、等于飞机过载nB、等于n-ΔnC、等于n+ΔnD、等于n±Δn14、飞机结构安全系数定义为:A、P设计/P使用B、P破坏/P设计C、P破坏/P使用D、n使用/n设计15、运输机水平转弯过载值取决于:A、转弯速度大小B、转弯升力大小C、转弯半径大小D、转弯坡度大小16、某运输机飞行过载为3表明:A、飞机垂直平面曲线飞行,升力是重力3倍B、升力为正是重力的3倍C、飞机水平转弯过载为3gD、飞机着陆下滑重力是升力的3倍17、飞机速度-过载包线表示:A、飞行中ny≤n使用最大B、飞行中q≤q最大最大C、空速与各种过载的组合D、1和2正确18、操纵n过载飞机抬头时头部发动机过载:A、等于n+ΔnB、等于n-ΔnC、等于飞机过载n。
北航17年12月课程考试《钢结构设计原理》考核要求标准答案
北航《钢结构设计原理》考核要求一、问答题1、简述塑性破坏和脆性破坏各有什么特征。
答:材料的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。
塑性破坏:加载后有较大变形,因此破坏前有预兆,断裂时断口呈纤维状,色泽发暗。
脆性破坏:加载后,无明显变形,因此破坏前无预兆,断裂时断口平齐,呈有光泽的晶粒状。
脆性破坏危险性大。
塑性破坏的特点是事先有明显的变形和裂缝预兆,可以及时采取措施予以补救,危险性相对于脆性破坏稍小,钢结构出现塑性破坏时,断口常为杯形,色泽发暗而脆性破坏断口平直,且有光泽晶粒状。
冶炼、加工、使用、设计、环境都会导致发生脆性破坏,在设计时应尽量避免产生剪性应力。
2、在角焊缝设计中,对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求,为什么?答:最大焊脚尺寸:,防止焊缝过烧焊件;最小焊脚尺寸:,防止焊缝冷裂;最大计算长度:,防止应力沿焊缝长度不均匀分布;最小计算长度:,防止焊缝沿长度缺陷几率增加。
3、受剪普通螺栓连接在外力作用下的几种可能破坏形式,在设计中如何防止?答:1、当栓杆直径较小,板件较厚时,栓杆可能先被剪断;2、当栓杆直径较大,板件较薄时,板件可能先被挤坏,由于栓杆和板件的挤压是相对的,故也可把这种破坏较作螺栓的承压破坏;3、板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断;4、端距太小,端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。
第1、2种破坏形式可进行抗剪螺栓连接的计算,第3种破坏形式要进行构件的强度计算;第4种破坏形式有螺栓端距≥2d0来保证。
4、为保证梁腹板的局部稳定,应按哪些规定配置加劲肋?①当时,应按构造配置横向加劲肋;②当时,应按计算配置横向加劲肋;③,应配置横向加劲肋和纵向加劲肋;④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋。
北航-建筑结构选型习题及参考答案3
建筑结构选型习题及参考答案3单项选择题下列哪个选项不属于折板结构的组成?( ) A、折板 B、边梁 C、壳板 D、横隔构件答案:C1.柱面网壳按其支承情况和长度分为短壳、中长壳和长壳,其中短壳L/R的范围为( )。
A、小于0.5 B、小于0.8 C、小于1.0 D、小于1.5 答案:A2.悬索屋盖的基本组成不包括下面哪一项?( ) A、索网 B、边缘构件C、支承结构D、屋面折板答案:D3.以下现代屋盖结构所用结构型式中不是平面结构体系的是( )。
A、门式刚架结构 B、拱结构C、桁架结构 D、悬索结构答案:D4.砌体填充墙框架结构在地震作用下顶点位移与建筑高度比的限制是( )。
A、1/500B、1/550C、1/600D、1/800 答案:B5.薄膜结构的主要缺点是( )。
A、传力不明确 B、抗震能力差 C、耐久性差 D、施工复杂答案:C6.下列哪项不是网架结构特点?( ) A、空间刚度大,整体性好B、稳定性好C、安全度高D、平面适应性差答案:D7.框架结构在建筑上的最大优点是( )。
A、强度高 B、抗震性好C、建筑平面布置灵活 D、整体性好答案:C8.薄腹梁实质是梁结构,属受弯构件,它不具备以下哪项优点?( )A、设计、制作简单B、安装方便C、自重较轻D、不需设置屋面支撑答案:C9.通过增加悬索结构上的荷载来加强悬索结构稳定性的方法中,一般认为当屋盖自重超过最大风吸力的( )倍,即可认为是安全的。
A、1~1.1B、1.1~1.3C、1.2~1.4D、1.5~2 答案:B10.单层悬索体系的优点是( )。
A、传力明确 B、稳定性好 C、抗风能力好D、耐久性好答案:A11.外墙现浇框架混凝土结构伸缩缝的最大间距是( ) mm。
A、75B、65C、55D、45 答案:C12.薄壳结构突出了一个“薄”字,下面哪项描述与其特点不符?( )A、材料省、经济 B、曲面多样化、造型丰富C、施工方便 D、自重小答案:C13.在设计拱结构时,从力学角度考虑,其突出的难点是( )。
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结构耐久性和损伤容限设计理论与方法 梁昆2012年12月7日1、张开型或I 型:外载荷为垂直于裂纹平面的正应力,裂纹面相对位移垂直于裂纹平面。
滑开型或II 型:外载荷为面内垂直裂纹前缘的剪力。
裂纹在其自身平面内作垂直于裂纹前缘的滑动。
撕开型或III 型:外载荷为离面剪力。
裂纹面在其自身平面内作平行于裂纹前缘的错动。
2、应力强度因子:应力强度因子K 则是构件几何、裂纹尺寸与外载荷的函数,它表征了裂纹尖端受载和变形的强度,是裂纹扩展趋势或者裂纹扩展推动力的度量。
三种种类:受双向拉伸载荷情况、无穷远处收均匀建立情况、受离面建立情况分别对应I 、II 、III 型裂纹的应力场和位移场可表达为:a K I πσ=,a K II πτ=,a q K III π=3、应力强度因子求法:1、解析法a 、无限大板含有无限多个均匀相距2b 而各长2a 的共线裂纹可见,无限大板上有共线的无限多裂纹时,其应力强度因子等于只有一个裂纹时的应力强度因子乘以一个系数 ,此系数永远大于1.0b 、含中心裂纹无限大板受楔力P2.数值解法数值方法有边界积分方程法、边界配置法、有限元法以及一些建立在能量原理上的方法。
下面简要介绍使用有限元法求解应力强度因子的原理。
用有限元法计算应力强度因子,可用两种方法:一种方法是直接应用裂纹尖端应力或位移场渐进解的表达式:另一种方法是通过能量关系,例如应用J 积分计算,用 来计算应力强度因子。
3.实验方法应力强度因子不可能通过实验直接求得,但可以通过它与某些可测量的量的关系求得。
4.叠加法由于应力强度因子的概念是建立在线弹性力学基础上的,叠加原理可用于求应力强度因子。
4、求下图所示情况的应力强度因子已知图1.7(b)的应力强度因子解为:,利用叠加原理可知图1.7(a)的应力强度因子为,所以,解为5、断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的抗力。
Kc ,Gc 等称为材料的断裂韧度。
断裂韧度的特点1、与试件厚度有关系2、与材料状态(热处理等)有关3、与温度有关。
6、比较脆性断裂与准脆性断裂之间的异同脆性断裂:材料是理想脆性,裂纹尖端无塑性区,可用K 或G 准则。
准脆性断裂:裂纹尖端附近材料存在小范围屈服,但仍使用K 或G 准则。
7、能量释放率G 与应力强度因子K 的关系:见书P188、J 积分定义:⎰⎰ΓΓ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅-=ds x u T Wdy x u T Wdy J iiJ积分守恒(即其值与积分回路无关),证明:见书P37.9、J积分使用前提条件:1、塑性力学中形变理论结果;他实质上与非线性弹性理论相当,即εij由σij位移确定,而与加载过程无关。
在真实情况下,意味着不允许发生卸载;因为若发生卸载,εij与σij的关系就不是唯一的了;函数W(εij)就没有确定的意义了。
2、要求结构在裂纹附近为小变形,3、是无体力条件下的平衡方程。
10、COD断裂准则:当裂纹顶端张开位移达到其临界值值,裂纹将会起裂扩展,断裂准则可写成:。
J积分和COD的关系:利用J积分值与积分回路无关的这一特性,通过Dugdale模型求J积分和COD的关系,得到如下表达式:其中为裂纹尖端张开位移,即COD。
实际上许多材料都存在硬化现象。
由实验和有限元计算证明,J积分与COD之间存在更一般的关系:11、耐久性设计的定义:耐久性是指在规定期限内,飞机结构抵抗疲劳开裂、腐蚀、热退化、剥离、磨损和外来损伤作用的能力。
目的:是确保飞机结构在整个使用寿命期间结构强度、刚度、维形、保压和运动功能可靠和最经济的维修使飞机经常处于良好的适航状态。
(安全性、经济性)准则:设计使用寿命≤经济寿命=1/2(全尺寸结构耐久性试验或分析寿命)12、破损安全结构三种类型及如何保证安全:1、缓慢裂纹扩展结构:该结构通过取决于可检查度所规定的使用周期内缓慢裂纹扩展来保证安全。
2、多传力途径—破损安全结构:通过残存结构在后续检查前缓慢裂纹扩展来保证安全3、破损安全止裂:通过残存结构中的缓慢裂纹扩展和在后续检查中察觉损伤来保证安全。
*13*、飞机结构设计对结构选材的一般要求:可划分为飞行安全结构和一般结构两类飞行安全结构:凡是此部分结构的破坏会直接引起飞机失事,或者它的破坏如保持不被觉察,则会导致飞机失事的结构。
对此类飞机安全结构必须按损伤容限设计。
飞行安全结构中属于按损伤容限设计规范来确定结构尺寸的部件、构件、零件或区域,称为断裂关键结构。
14、损伤容限设计的要点(原则)1、尽量将结构设计成破损安全结构,并且使结构具有缓慢裂纹扩展特性。
2、保证结构破损安全的关键是定期的对结构进行检查或考验性试验。
对于易于产生裂纹的重要构件,要尽量设计成可检结构,以使日常维护、检查、修理和更换。
3、正确合理地确定检查周期,以保证结构破损安全。
确定检查周期要考虑的因素4、采用断裂韧度高、抗裂纹扩展性能好的材料,以保证结构具有交稿的剩余强度和缓慢裂纹扩展特性。
5、改善结构损伤检测手段,提高检测灵敏度。
6、对于较长较大的零件考虑止裂措施,以防止裂纹快速扩展。
7、合理地控制结构设计应力水平,应综合强度、刚度、损伤容限、耐久性和可靠性几方面的要求。
15、损伤容限设计的步骤1、确定使用载荷谱。
2、确定飞行安全结构和断裂关键件。
3、合理选择材料。
4、进行结构分类。
5、进行细节结构设计。
6、确定初始缺陷尺寸。
7、对关键部位进行结构裂纹扩展和剩余强度分析,确定临界裂纹长度、剩余强度水平和裂纹扩展寿命。
修改结构设计知道满足设计要求。
8、进行结构损伤容限试验。
9 制定结构维修计划,给出使用维修大纲。
10、使用期间进行跟踪。
16、损伤容限设计的内容:1、确定飞行安全结构和断裂关键结构2、载荷谱和应力谱确定3、初步确定损伤容限设计结构类型4、确定初始裂纹尺寸17、结构剩余强度:含裂纹结构在使用期中任一时刻所能达到的静强度值。
(在使用过程中随裂纹增长而递减) 特点:对于缓慢裂纹扩展结构和单传力途径结构,在全寿命期内,其剩余强度的最小值大于设计极限载荷。
对于检查期短的可检多传力途径-破损安全结构和破损安全止裂结构,剩余强度的最小值可低于设计极限载荷。
18、飞机设计思想的发展:静强/刚度设计,安全寿命设计,损伤容限设计,耐久性设计,可靠性设计。
1、飞机设计早起,约20世纪40年代前,飞机结构的强度准则是静强度和刚度,因此这一时期飞机设计主要是静强度和刚度设计。
2、20世纪50、60年代,随着飞机性能提高,使用寿命延长,新的结构形式和高强度材料采用,飞机结构在使用中疲劳破坏和安全可靠之间的矛盾逐渐暴露,不少惊奇那孤独足够的飞机在使用中相继发生严重事故,因此引入疲劳安全寿命概念,进入强度、刚度、疲劳安全寿命设计阶段。
3、60年代末,由于f-111发生机翼断裂而坠毁等“低应力脆断”事故表明安全寿命设计不能确保安全,进一步引入损伤容限设计概念,进入了强度、刚度、损伤容限和耐久性设计阶段。
4、目前随着设计手段的提高,采用可靠性设计,考虑影响结构的各种因素,保证结构的可靠性、完整性。
19、钢制压力容器,,,,21、简述复合材料损伤特点:1、结构选材:着重考虑材料体系的韧性性能和最高使用温度等环境因素。
2、确定损伤容限设计使用值时,主要考虑典型层板试样的冲击后压缩应变;开孔拉伸破坏应变和连接许用值,同时考虑环境影响。
3、结构细节设计,着重考虑结构形式对冲击损伤性能的影响。
4、典型结构和全尺寸结构件耐久性/损伤容限试验验证。
22、复合材料结构耐久性/损伤容限设计应考虑的问题1、 确定关键结构部位和结构元件。
2、 确定可能出现的缺陷/损伤类型、位置及其相对严重性。
3、 确定初始可检缺陷/损伤尺寸。
4、 确定剩余强度评定时的损伤范围。
5、 评定主要结构对疲劳载荷的敏悉性。
1/245IC K MP m =⋅6、验证剩余强度。
7、确定检查间隔。
8、考虑可能出现多损伤时的损伤容限特性。
9、考虑环境的影响。
10、评定飞机结构受到意外目视易检损伤时的损伤容限特性。
23、复合材料结构耐久性/损伤容限设计的一般原则1、合理控制设计应变/应力水平。
2、结构形式的选择和铺层设计。
3、细节设计。
4、可修理性、可更换性。
5、可检查性。
24、采用概率断裂力学方法(PFMA)是以某个完整结构的细节群作为研究对象,研究该结构内全部相同细节的裂纹尺寸随时间的变化规律,从而得到损伤度与使用时间的关系,按照裂纹超越数概率准则或修理/更换费用比准则确保耐久性设计要求与目标的实现。
基本思想:PFMA方法是将结构的某种细节的整体的原始疲劳质量(IFQ)用一个随机变量——当量初始裂纹尺寸(EIFS)表示。
EIFS是通过结构细节的试件施加几种不同应力水平下的指定载荷谱所得的裂纹形成时间TTCI分布通过裂纹扩展控制曲线推算而得的。
结合EIFS和裂纹扩展方程,用概率统计的方法确定指定使用时间下裂纹尺寸超越指定参考裂纹尺寸的结构细节数,从而确定损伤度。
基本假设:(1)沿裂纹扩展方向上所测量的疲劳裂纹长度作为耐久性损伤的基本度量。
(2)结构细节在给定载荷谱作用下达到某一指定裂纹尺寸值所经理的时间TTCI服从三参数Weibull分布。
PFMA的一般步骤:(1)确定耐久性分析对象和范围。
(2)对每个细节群进行应力区划分。
(3)按各个应力水平区,对需要进行损伤评定范围内结构细节确定原始疲劳质量IFQ或当量初始缺陷尺寸EIFS。
然后确定通用EIFS分布。
(4)对每个细节群,确定各应力区的使用期裂纹扩展控制曲线(SCGMC)。
(5)确定各应力区的裂纹超越数概率和裂纹超越数,从而确定每个细节群的裂纹超越数和结构的裂纹超越数。
(6)进行结构的损伤度平谷和经济寿命预测。
(7)给出合理的结构修理大纲及对应的结构经济寿命,判断其是否可以达到结构的设计使用寿命。
25、IFQ(原始疲劳质量模型):表征结构细节原始疲劳品质的参量或模型称原始疲劳质量模型。
它表示了材料质量,结构几何参数误差、工艺过程中加工质量等对疲劳品质的影响。
合理地确定IFQ是结构耐久性分析,评估损伤度,预测经济寿命的基础和关键。
TTCI(裂纹萌生时间):是结构细节在给定载荷谱作用下达到某一指定裂纹尺寸值所经历的时间,简写为T。
TTCI是一个随机变量,与载荷谱及指定的值有关。
EIFS(当量初始缺陷尺寸):是结构细节在使用前所包含的假想的初始缺陷尺寸,它表征结构细节所包含的真实初始缺陷尺寸的当量影响。
EIFS是一个随机变量,在指定载荷谱、应力水平和参考裂纹尺寸情况下,EIFS是裂纹形成时间TTCI的函数。
SCGMC(使用期裂纹扩展控制曲线):是指在结构使用载荷谱作用下,针对制定的应力水平,在达到使用时间τ时恰好扩展到指定尺寸x1所对应的当量初始裂纹尺寸y1。