飞机结构与修理 第六章 飞机结构的损伤及其检测.ppt

文档介绍：下篇 飞机结构修理
第六章 飞机结构的损伤及其检测
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§6－1 飞机结构的损伤
一、观察飞机结构有哪些种类的损伤？
提示：
1. 飞机结构包括各种材料结构件、紧固件及连接接头；
。
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应力腐蚀裂纹通常宽度较窄，不易引起人们注意，又被腐蚀产物覆盖，所以很难发现，有时必须采用无损探伤技术进行检查。
构件发生应力腐蚀断裂时，常常是在事先没有明显预兆的情况下突然发生，因此对飞机的飞行安全危害较大。
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2．疲劳裂纹
材料在交变载荷(或应力)作用下，当循环应力超过材料的疲劳强度时，在材料表面将引发裂纹，该裂纹称为疲劳裂纹(或称机械疲劳裂纹)。
疲劳裂纹逐步扩展而发生的断裂叫做疲劳断裂。
疲劳断裂三个阶段：
（1） 疲劳裂纹的产生
（2）稳定扩展
（3）瞬时断裂
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疲劳断裂在宏观上属脆性断裂，所以构件的疲劳断裂通常是突然发生的。这种断裂方式给构件失效前的预报和预防工作带来极大的困难。
典型的疲劳破坏断口按照断裂过程有三个区域：疲劳源、疲劳裂纹稳定扩展区及瞬时断裂区，如图6一1所示。
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(1)疲劳裂纹源区
疲劳源是疲劳裂纹的起点，常发生在表面，特别是应力集中严重的地方；构件间相互擦伤的地方也常是疲劳裂纹开始的地方；
如果构件内部存在缺陷(如脆性夹杂物、空洞、化学成分偏析等，也可在亚表面或内部发生；
另外，当表面存在足够高的残余应力时，裂纹源也可在亚表面产生。
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通常用肉眼或低倍放大镜就能大致断定裂纹源的位置。疲劳源在整个疲劳断面中所占的比例很小，它多呈半圆形或半椭圆形。
疲劳源的数目可能是一个，也可能是多个。
一般应力水平较高，应力集中系数较大时，容易出现多个疲劳源。同时，在疲劳源区，可能存在若干个疲劳核心。
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(2)疲劳裂纹扩展区
它是疲劳断口最重要的特征区域，常呈贝壳状或海滩波纹状，如图6一1所示。
疲劳裂纹断口的贝壳状波纹一般从疲劳裂纹源开始，向四周推进，呈弧形线条。它垂直于疲劳裂纹扩展方向。
拉应力使疲劳裂纹扩展，压应力使疲劳裂纹闭合。这样以来，裂纹两侧表面被反复挤压，因此裂纹扩展区是一个明亮的磨光区，愈接近疲劳源愈明亮。
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在疲劳裂纹扩展后期，由于有效截面不断减小，构件的实际应力不断增加，裂纹扩展速率提高，于是这种疲劳裂纹加速扩展区的断口较粗糙而不规则，可能伴有因材料撕裂而造成的台阶、小丘或弧形条带等。
这是一种同时包含有静载和疲劳两种破坏方式的区域，它的扩展往往是不连续的。
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(3) 瞬时断裂区
它是疲劳裂纹长度达到临界尺寸后所发生的瞬时破断。它的大小常和材料、应力高低、有无应力集中等因素有关。
一般应力较高、材料较脆时，瞬时断裂区面积较大；反之，应力较低。
材料韧性较大时，瞬时断裂区面积就较小。瞬时断裂区的形状特征与静载破坏的特征基本相同，也是分为平断部分和斜断部分，平断部分属正断型，斜断部分属剪断型。
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3．腐蚀疲劳裂纹
金属材料在腐蚀环境下产生的疲劳裂纹叫做腐蚀疲劳裂纹。
通常腐蚀疲劳裂纹往往萌生在腐蚀坑洞处。构件表面的腐蚀疲劳裂纹可多条同时存在。
这也就是说，在一条主腐蚀裂纹附近，有可能形成多条表面次裂纹，并扩展到比较深的深度。这些次裂纹彼此大体上相互平行地向内扩展，在达到一定长度之后，便停止扩展，只有主裂纹继续扩展，并导致构件断裂。
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因此，主裂纹附近出现多次裂纹的现象是腐蚀疲劳断裂的表面特征之一。
一般说来，腐蚀疲劳裂纹在表面层比机械疲劳裂纹宽些。腐蚀疲劳裂纹断口上，既有腐蚀破坏的特征，又有疲劳破坏的特征。
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三、飞机结构的腐蚀损伤特征
腐蚀按严重程度可分为：
●较轻腐蚀：腐蚀厚度小于原厚度的10％；
●中等腐蚀：腐蚀厚度在原厚度的10%～
20%之间；
●严重腐蚀：腐蚀厚度大于原厚度的20%。
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