最新第07讲：损伤容限设计基本概念、原理和方法.课件PPT.ppt 65页

'进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅第07讲：损伤容限设计基本概念、原理和方法. 本讲内容321损伤容限设计概念和原理破损安全结构损伤容限设计对象4损伤容限设计内容和方法 损伤容限设计原理 a1:安全寿命终结点的宏观可检裂纹；a2:外场检测手段能测定的裂纹尺寸；a0:损伤容限设计起点的初始裂纹尺寸；acr—不稳定扩展的临界裂纹尺寸。疲劳安全寿命设计和损伤容限设计对比 均是在不同意义上解决结构的使用寿命设计及飞机安全问题，总的目标是一致的，而且在结构件抗疲劳细节设计的原理上仍有许多共同之处。疲劳安全寿命设计和损伤容限设计对比 损伤容限设计目标将飞机结构设计成在使用载荷/环境谱载荷下，在给定的设计使用寿命期限内具有高安全性。对于可检结构给出检查周期，以确保结构有足够的剩余强度；对于不可检结构给出最大允许初始损伤，以确保在给定的使用寿命期限内，不至于由于未被发现的损伤导致灾难性的事故。 损伤容限设计所关心的问题(1)剩余强度与裂纹尺寸的关系如何?(2)在预期的工作载荷下能够容许多大的裂纹？(3)在结构工作寿命开始时，允许存在多大缺陷?(4)裂纹初始尺寸扩展到临界尺寸需要多长时间?(5)裂纹检查周期的确定? 本讲内容321损伤容限设计概念和原理破损安全结构损伤容限设计对象4损伤容限设计内容和方法 结构分类飞机结构飞行安全结构一般结构断裂关键结构断裂部位损伤容限设计断裂型式 损伤容限危险部位的确定危险部位的选择是飞机损伤容限设计评估工作中的最重要环节。下列部位应选危险部位：(1)所有飞行安全结构。(2)破坏的后果和危险程度。该部位损伤严重影响飞机的使用功能、飞机安全或导致主要系统失效。(3)结构形式、受力情况和强度储备．一般对整体结构和所有单传力途径结构(特别是不可检结构部位)；应力水平高，并且严重应力集中的部位；刚度不足振动较强的部位。 (4)材料的理化、机械、工艺等特性。如采用对疲劳和缺口比较敏感的材料制成的结构件。(5)零、构件所处的环境条件。如振动、腐蚀、高温、高压等，其中对经常承受高温和腐蚀介质的部位应重点考虑为危险部位。(6)可检查度及维护、更换的可能性。对不可检结构应考虑选为危险部位。(7)强度计算、试验中发现的薄弱环节，试飞中发生过故障，以及根据以往经验可判断为易出故障的结构部位，均应选作危险部位．(8)对施工困难，工艺质量、表面质量不易保证，费用大、生产周期长的部位应作为着重考虑的部位。损伤容限危险部位的确定 损伤容限危险部位的确定 F-111关键钢结构 F-4危险部位考虑到破坏的后果，结构型式和危险程度，根据全机疲劳和部队使用经验确定危险区域。对100多个不同危险程度的区域进行筛选，详细研究了50个区域，其中39个区域被鉴定为危险区域。下表给出主要结构部件中通常关心的区域：部件危险部位机身蒙皮和内部结构的孔边裂纹油箱裂纹；发动机架机翼下表面和内部结构的孔边裂纹外翼折迭肋处裂纹尾翼安定面蒙皮；垂直指形板 要求全尺寸损伤容限试验的结构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)①机身气密舱②机身与机翼的结合部③发动机架或接头④前缘襟翼⑤后缘襟翼与副翼⑥机体结构的大型锻件⑦前起落架部件⑧主起落架部件⑨全机，带一段机身的机翼，带一段机翼和一段尾翼的机身 本讲内容321损伤容限设计概念和原理破损安全结构损伤容限设计对象4损伤容限设计内容和方法 破损安全结构定义和分类按损伤容限的观点，在使用中结构的某些部分产生裂纹，要求通过定期检查发现这些裂纹前，还能承受足够的载荷，此类结构称为破损安全结构。破损安全结构可分三种类型：缓慢裂纹扩展结构多传力途径-破损安全结构破损安全止裂结构适当的选择结构类型式进行损伤容限设计的第一步。 缓慢裂纹扩展结构缓慢裂纹扩展结构是根据结构中的缺陷或瑕疵不允许达到不稳定快速扩展所要求的裂纹临界尺寸设计概念所设计的结构。在未修理的使用周期内，亚临界裂纹扩展阶段结构的强度不应下降到规定的限度以下。该结构是通过使用周期内缓慢裂纹扩展来保证安全。 缓慢裂纹扩展结构的设计特点这种方法使用起来简单可靠，分析工作量少，安全储备较大．这类结构要求结构材料的裂纹扩展速率较低，而且应设计成其初始缺陷扩展到临界裂纹尺寸的寿命大于规定的飞机检修期。从设计概念而言，这类结构多属于单传力途径结构或静定结构以及整体结构。从可检度方面而言，只有场站或基地级可检与使用中不可检的结构适用于缓慢裂纹扩展结构。 多传力途径-破损安全结构多传力途径-破损安全结构是由多个元件或分段组成多条传力途径的结构，结构分段可控制局部损伤，从而防止结构安全破坏。结构在规定的未修理使用周期中，强度不降低到规定水平下。该结构通过残存结构在后续检查前缓慢裂纹扩展保证安全。 多传力途径—破损安全结构要求①：在主传力途径失效前，要求结构能够承担在最小未修使用期内可能遭遇到的最大载荷。②：在主传力途径失效时，残存结构必须有能力承受引起传力途径失效的载荷，再加上由断裂元件转嫁过来的载荷；③：必须有足够强的紧固件以保证失效结构上的载荷传递到残存结构上。 设计实例机翼、尾翼设计中采用的多梁、多腹板或多桁条结构，都可以看成是一种分散传力结构布局的多路传力结构。多路传力结构保证破损安全比较可靠，许多重要结构和构件，如机翼大梁缘条、加强框等往往采用它。但由于工艺复杂、成本高、重量增加等缺点，使这种方法的使用有一定限制，不是所有受力构件都适合采用．(a)由三块整体壁板通过钢铆钉连接组成的下翼面；(b)B707飞机平尾的三缘条结构形式； 破损安全止裂结构破损安全止裂结构是在安全破坏前使裂纹不稳定快速扩展停止在结构的某一连接区域内而设计和制造的结构。该结构通过残存结构中的缓慢裂纹扩展和在后续检查中觉察损伤来保证安全。一般结构采用多个元件组成，适当安置止裂带。这种设计概念对于较长较大的构件常考虑采用．加筋板是这种结构的典型代表。 整体壁板—桁条起到止裂带的作用 本讲内容321损伤容限设计概念和原理破损安全结构损伤容限设计对象4损伤容限设计内容和方法 损伤容限设计要点1.尽量将结构设计成破损安全结构，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进行检查或考验性试验3.正确合理地确定检查周期是保证结构破损安全的关键4.采用断裂韧度高、抗裂纹扩展性能好的材料 5.最小可检裂纹尺寸的确定取决于所选用的检测手段和检测人员技术水平；提高检测灵敏度对提高结构的安全性起非常重要的作用。6.对于较长、较大的零件应考虑止裂措施，如采用止裂孔、止裂带和结构分段等，以防止裂纹快速扩展7.合理地控制结构的设计应力水平损伤容限设计要点降低最小可检裂纹尺寸使检修周期增加 损伤容限设计步骤损伤容限设计目的是保证飞机的安全性，为此损伤容限设计工作必须从飞机总体设计阶段开始。在飞机结构型式确定、受力构件安排、材料选择和构造工艺方法确定等均应考虑损伤容限设计原则。尽量将结构设计成破损安全结构，并具有良好的可检查性。 1.确定设计使用载荷谱；2.确定飞行安全结构和断裂关键结构；3.合理选择材料，兼顾静强度、刚度和疲劳设计要求；4.进行结构分类，确定结构类型和检查级别；5.进行结构细节设计6.确定初始缺损尺寸7.对关键部位进行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。8.进行结构损伤容限实验9.制定维修计划，并给出使用维修大纲10.使用期间进行跟踪。设计步骤 损伤容限设计内容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高低载荷的排列顺序问题高载的截取问题低载的截除问题 几种典型谱型 3.初步确定损伤容限设计结构类型结构的设计类型由设计概念和可检查度两项来决定。损伤容限设计内容 结构类型的选用原则场站级或基地级可检结构和使用中不可检结构应设计成缓慢裂纹扩展结构．飞行明显可检结构、地面明显可检结构、目视可检结构、特殊目视可检结构和场站级或基地级可检结构原则上设计成破损安全止裂结构或破损安全多传力途径结构。表面结构一般为可检结构，可考虑设计成破损安全结构．内部结构当为不可检结构时，应设计成缓慢裂纹扩展结构．易更换的结构容易实现破损安全设计；不易更换的结构以采取缓慢裂纹扩展结构为宜。静定结构是单传力途径结构，应设计成缓慢裂纹扩展结构。静不定结构增加了结构的安全度，是实现多传力途径的基础,应尽可能设计成破损安全多传力途径或破损安全止裂结构． F104G机翼结构米格21机翼结构单铰点轴承式变后掠机翼全动平尾大轴 当破损安全的要求有一部分不能满足，或者进行缓慢裂纹扩展分析不复杂时，可以把多传力途径的结构看作是缓慢裂纹扩展结构．对于一些特殊的结构件，如气密座舱、整体油箱，设计类型的选择应做特殊考虑。这类构件不允许采用破损安全设计，而应采用缓慢裂纹扩展设计，并有适当止裂措施。结构类型的选用原则 4.确定初始缺陷尺寸初始裂纹尺寸与保证结构安全性和维修经济性关系密切。初始缺陷有两种不同类型的裂纹尺寸:一种是用各种无损检测(包括目视检查)能力确定的最小可检裂纹尺寸，主要用作计算未修使用期和进行裂纹扩展寿命分析的起点．另一种是显微断口反推技术等方法确定的当量裂纹尺寸(0.125mm孔边角裂纹)，主要用作对紧固件分析的。针对不同的结构类型、裂纹形式和可检查度有不同的初始裂纹尺寸。损伤容限设计内容 王德鉴教授治疗慢性扁桃体炎、慢性咽炎经验介绍刘森平 慢性扁桃体炎、慢性咽炎、慢性喉炎（包括声带息肉、声带小结、喉肌无力等），中医分别称为虚火乳蛾、虚火喉痹及慢喉喑，可统称为慢性咽喉病。上述病症和急性咽喉病一样，虽然病变部位不同，临床表现不一，但其相关脏腑均为肺、肾、脾、肝等脏，其病理变化以肺阴虚、肾阴虚、气滞血瘀痰凝、阳气虚为多见。 一、相关脏腑。咽喉为经脉循行交会之处，又是肺胃之门户，主呼吸、纳水谷，与五脏六腑的关系自然密切，对于慢性咽喉病而言，至为相关的为肺、肾、脾、肝等脏。 肺。《疮疡经验全书》说：“喉应天气，乃肺之系也。”可见肺与喉同属肺系。肺气的盛衰或阴阳的失调均可影响喉的生理功能。肺气充沛，则呼吸通畅，喉的声门得肺气之鼓动语音宏亮；若肺气耗伤或肺阴虚损，会发生“金破不鸣”的病理变化，出现咽喉干焮不适，声嘶失音等症状。 肾。肾为藏精之脏，肾之经络循行于咽喉，咽喉得肾之精气上荣而功能健旺。若肾脏亏损，咽喉失于滋养，生理功能衰弱，则易受邪毒侵犯而为病，正如《疮疡经验全书》说：“其肾水不能潮润咽喉故其病也。”另一方面，肾阴虚，水不济火，则虚火上炎；肾阳虚，阳不守舍，虚阳上越，均能伤及咽喉而发生阴虚或阳虚的咽喉病。 脾。足太阳脾经循咽喉挟舌本，《重楼玉钥》更指出咽主地气属脾土。脾主运化，输布精微，咽喉功能健旺。脾脏的病理变化亦常反映于咽喉上，临床上常有脾胃蕴热上炎者，亦有因虚火上炎者，如《外科正宗·卷二》云：“思虑过多，中气不足，脾气不能中护，虚火易于上炎”的虚证咽喉病。 肝。足厥阴肝经循喉咙，历代医家均有指出，肝经之病变可致咽喉病，如《素问·诊要经终论》说：“厥阴终者，中热嗌干。”《医学入门》说：“忿怒则动肝火，……火炎上攻，咽膈干燥。”临床上，常有因肝失条达，疏泄失常，影响咽喉而产生病理变化。如七情所伤，肝气郁结，气机不利，咽喉哽哽不利。或因肝郁日久，气血滞留，壅结而成瘤肿。或肝气乘脾，致气、血、痰浊滞留咽喉而为病。 二、病因病理1．肺燥阴虚津亏。素体阴虚或久病耗阴或邪热伤阴。肺为娇脏，属燥金，肺阴虚则虚火上炎。咽喉失之肺阴的濡养，加之虚火上炎，出现咽喉微红微痛，干痒咳嗽，声嘶等肺燥阴虚之咽喉病。 2．肾阴虚火上炎。肾为水脏，水中有火。若肾水不足，则相火蒸腾，循经结于咽喉而病。如《血证论》云：“肾水充足，则火藏于水中者韬光匿影，龙雷不升，……若水虚，则火不归元，……咽痛声哑。” 3．气滞血瘀痰凝。肝主疏泄，喜条达。如因情志不舒恼怒伤肝或其他因素影响，以致肝失疏泄，气机不调，导致肝气郁结或肝病乘脾，致津液水湿不得输布，积聚成痰，进而影响到肺气的宣降，终至痰气互结于咽喉。或气滞而血瘀，导致咽喉脉络痹阻不适。若肝气郁结而上逆咽喉，则咽喉有哽哽然之异物感；若肝郁犯及脾胃，肝脾不和，运化失司，湿浊不化结而成痰，碍于咽喉则出现梗阻不适；若郁久气滞，气不行血，以致气血结聚，痰浊困结而引发瘤肿。 4．肺脾肾阳气虚。肺主气，脾为气之源，肾为气之根，故肺、脾、肾虚损，均可导致气虚甚至阳虚，进而导致咽喉致病。如过度发音或久病失调，引起肺脾气虚，鼓动声门乏力，开合不利而瘖；素体阳虚或误治失治致真阴不足，虚阳浮越，上拢咽喉；或脾肾阳虚而致喉痹。 三、辨证施治。（一）内治1．肺阴虚症见咽部干焮不适，哽哽不利，或微痛微痒，干咳无痰或少痰，口舌干燥，舌红、苔少而干，脉细数。检查：咽部及喉核潮红，或声带微红。治宜养阴清肺，润燥生津。常用下方加减：沙参、麦冬、百合、石斛、芦根、玄参、知母、北杏仁。方中麦冬、玄参、石斛、芦根养阴清热生津，百合、沙参、北杏润肺止咳。 如讲话乏力、精神疲倦是为气阴不足，宜加党参或太子参以补气健脾；若咽喉较痛、口干苦为兼有肺热，宜加黄芩、甘草以清热缓急利咽；喉底滤泡较多者或声带增厚，选加桔梗、郁金、香附散结开郁；声音嘶哑选加蝉衣、千层纸以开音利咽。 2．肾阴虚症见咽喉干焮疼痛，一般较肺阴虚为甚，且常午后加剧。常伴有腰膝痠软、五心烦热、眼花耳鸣、颧红唇赤等全身症状。舌红嫩、少苔，脉细数。检查：咽或喉核潮红，或声带淡红，局部粘膜常较干燥光亮或有痂皮附着。治宜滋阴降火，清利咽喉。常用下方加减：山萸肉、女贞子、枸杞子、芡实、泽泻、丹皮、怀牛膝、麦冬。方中山萸肉、女贞子、枸杞子滋补肝肾之阴；芡实固肾健脾，以防前三药之滋腻；佐以泽泻、丹皮、淮牛膝滋阴降火利咽；麦冬兼以润肺止咳。 如咽痒咳嗽加百部、北杏紫苑以止咳润肺化痰；痰多加川贝母、栝蒌实；咽喉疼痛加生地、野菊花清热滋阴；气短懒言、神疲乏力酌加党参、茯苓以补气健脾；胃纳欠佳加砂仁、麦芽；如兼血虚之证加首乌、黄精。 3．气滞血瘀痰凝症见声嘶较重，讲话费力或咽喉不适，异物感较明显，其症轻重常与七情有关，常兼有胸胁胀满、纳呆等。舌黯滞，脉涩或弦滑。检查：喉核或喉底暗红，声带色泽亦暗红，常有小结或息肉，或有粘痰附于其上。治宜行气解郁，活血化痰。自拟利咽汤治疗常获良效。方药：法半夏、厚朴、柴胡、茯苓、苏叶、生姜、赤芍、泽兰、甘草。利咽汤由半夏厚朴汤加味而成。方中法半夏化痰散结；厚朴、柴胡行气导滞解郁；茯苓佐半夏以利湿除痰；紫苏叶、生姜芳香辛散以疏通肺脾郁气，俾脾气得于健运，肺气得于宣降。 加减运用：如有咽干颧红、咽喉微痛灼热感，咳嗽为兼有肺阴虚之证，宜去紫苏叶、生姜，选加麦冬、沙参、玄参、北杏；如伴腰膝酸软，失眠多梦，为兼有肾阴虚，则去紫苏叶、生姜，加山萸肉、女贞子、旱莲草；如痰多难咯，舌苔黄厚为有热痰，宜加栝蒌实、贝母、天竺黄；情志抑郁、胸胁胀满，郁结明显者，宜选加白芍、郁金、香附；失眠多梦严重者，宜加酸枣仁、五味子、珍珠母。 4．阳气虚症见咽喉微痛，哽哽不适，或干焮不思饮，饮则喜热汤，或声嘶日久，劳则加甚，语言低微，并可见少气懒言，倦怠乏力，纳呆便溏，舌胖、苔白，脉弱等肺脾气虚症状；或见溺长便溏，腰膝痠软，手足不温，耳鸣眼花等肾阳气虚症状。检查：咽喉微红不肿，或声带松弛无力，声门闭合不良。肺脾气虚治宜补益肺脾、开音利咽，方用补中益气汤加减。如属肾阳气虚，治宜温肾扶阳，引火归原，用金匮肾气丸加减。 如痰多咳嗽加法半夏、橘红温化寒痰。气短懒言加北芪、党参补脾益气；失眠多梦加五味子、酸枣仁滋阴安神；声门闭合不全为气虚鼓动声乏力，重加北芪及加蝉蜕开音。 临床应用1．注意调理气机。治疗慢性咽喉病，除了要辨证施治外，还要注意调理气机，通经活络，化痰散结。只有气机通畅，津液才能得以输布，咽喉功能才能康复。因此，宜在临证中选加桔梗、香附、厚朴、络石藤、僵蚕等药。 2．酌用活血祛瘀药物。“久病必有瘀”，慢性咽喉病病程较长，缠绵难愈，故其病机多兼有血瘀。治疗上，可酌加活血散瘀的药物，如桃仁、川红花、郁金、赤芍、穿山甲、泽兰等，往往会收到意想不到的效果。 3．全身治疗和局部治疗相结合可提高疗效。除内服法外，还常应配合使用含漱、泡服、外敷、烙法等外治疗法。 （二）外治1．含服：常用润喉丸、铁笛丸、草珊瑚含片等含服，功能润喉利咽。2．泡服：胖大海2~3个，泡开水，凉后加蜜糖适量；也可用咸竹蜂数只，泡开水当茶饮，均有清润肺脏，利音开音功效。 3．外敷：附子适量捣烂，用食醋调成糊状，敷涌泉穴，外以小块胶布固定，每日换药一次。适用于阴虚阳浮者。 4．烙法：慢喉痹咽后壁淋巴滤泡增后明显者，可用0.5cm左右的小烙铁，在酒精灯上烧红，蘸香油后迅速烙于滤泡上，每个滤泡烙1~3下/次，隔3~4日烙1次，直至平复。慢乳蛾喉核肥大者，也可可用此法，但每侧喉核需烙10~20下/次，需10多次才能平复。近年来，也有用微波或射频治疗机治疗代替烙法者，均取得一定的疗效。 谢谢'