作者kxz (水晶蝦農)
看板Aviation
標題Re: [問題] 短程客機是否“相對”容易金屬疲勞
時間Mon Mar 17 16:07:39 2014
: ※ 引述《wencc (賣菜刀的)》之銘言:
: 金屬疲勞的起因是因為材料受力變形之後無法回復原本狀態殘留的"應變"累積而成
: 如果材料在完美的彈性範圍內變形的話
: 外力移除之後就會完美的回復他以前的狀態, 也就是沒有殘留的應變
: 但若是外力一旦大到材料的塑性範圍的話, 當外力移除時材料無法回復原本完美的狀態
: 就會有所謂的殘留應變
: 下一次再受力就會從這個應變開始
: 如果一而再再而三的有殘留應變的話, 最終材料受力就會很容易超出"某些界限"而導致
: 所謂的失效或者破壞
這樣表示只要受力不超過塑性範圍就沒有Fatigue的存在?
實際去看S-N curve的話低於Yield Stress還是有一定的限制
(Ref:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_(material) )
僅在某個值以下才會出現不受此一狀況影響(不會有Fagitue情形)
但是如果出現這種過度設計的東西大概會被罵死吧
: 金屬的特性就是他的utilimate strength很高
: 可以忍受大應變而不會直接斷裂或破壞
: 複合材料好在他很輕(全球都在重視能源的議題)又能有跟金屬一樣的強度
: 但是忍受應變的能力就比金屬差了一節
: 不過這個問題又可以從整個結構的設計來補強
複合材料還有一個問題是修理,金屬鋁皮多半可以用打磨/切補的方式作處理
在複合材料就不清楚了,就其它位置(rudder, fairing.)複合材料的修理多半程序複雜,
而且不論作何種修理都無法回覆整體原始強度,因為材料/加溫等限制
: 所謂有一好沒有兩好, 這些都端看公司或政府怎麼去做trade off
: 至於長程或短程客機誰比較容易金屬疲勞
: 我個人認為這兩者沒有直接關係
: 1. 所有飛得上天的飛行器, 其材料都會需要通過一些標準
: 飛機上上下下就幾千次吧?跟金屬材料能承受的limit或者些標準比起來是
: 小巫見大巫了
: 2. 計算應變跟應力很重要的邊界條件在大飛機小飛機就不一樣了
: 大飛機有八顆螺絲, 小飛機只有兩顆螺絲
: 算起來的材料特性搞不好大飛機還比較好(猜測跟比喻而已)
: 3. 每條人命都很寶貴, 飛機製造商都會以最嚴格的標準來維護飛機
: 不會大飛機比較貴比較猛所以他用的材料就比較好比較不容易金屬疲勞
: 反之亦然
: ※ 引述《cgy (北台灣東部丘陵線籌備處)》之銘言:
: : 複材強度的確比金屬抵抗力好
: : 但根據現在的測試報告看到資料顯示,抵抗強度超過一定就是直接斷裂
: : 而金屬材料還可抵擋一下。
: : 可以想像一個應力抵抗的圖
: : 一個是直接到最大跳到0
: : 另一個最大值之後會圓滑下降後直到斷裂到 0
: : 另外我們要搞清楚金屬疲勞的問題,最大值圓滑下降直到斷裂
: : 那個就是金屬疲勞產生,理當來說只要施力不超過最大值,
: : 理論上是永久不會斷裂...。
: : 所以金屬沒有什麼快速疲勞的問題...除非飛機長時間高於應力值
: : 所有金屬疲勞問題應該是要去了解,是不是飛機本身結構因為腐蝕改變或應力
: : 不平均(力會找到最脆弱的點),導致施加在於一個特定地方,超過一定力量值
: : 甚至是時間,導致金屬疲勞。
可以參考這篇前面所提的,在過塑性強度以後的fatigue被稱為Low-cycle fatigue
(拿條鐵絲猛凹凹到斷就是)
至於金屬跟複合材料的材料應力-應變可以參照
(Ref.
http://en.wikipedia.org/wiki/Stress - strain_curve )
其中Figue 2是 金屬 Figure 3是脆性材料(包含複合材料)
回到長程客機跟短程客機哪個容易累積金屬疲勞這個問題上
由前面S-N Curve中可以得知,承受越大的力,LIFE CYCLE會明顯降低,承受越少的力
LIFE CYCLE會越久甚至無限
打個比方380 Design Life Cycle 20000, ATR 60000 (隨便舉例的數字),
兩架起飛重量天差地別、巡航高度也不同,會是ATR累積的多嗎?
其實要更深入的去研究分析資料了...XD
附帶一提,對於這些結構,原廠所編定的MPD/MRBR有一部分的主要目的就在於
把這些 FATIGUE CRACK在成長到危及整體結構強度前發現並處理它
以上讓大家參考一下,若我觀念有錯誤的地方還請指正<(_ _)>
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◆ From: 36.224.193.82
推 papapalapa:複合材料有修補規範 但是每家不同 似乎是機密 03/17 22:11
→ papapalapa:但是有的修補方法很扯 03/17 22:12
→ kxz:google的到就不是機密了...XD 只是這種資料大都在 03/17 23:07
→ kxz:有使用的人手邊流傳吧 03/17 23:08