1. 疲勞（Fatigue）

疲勞是指結(jié)構(gòu)材料在交變載荷作用下發(fā)生的破壞（失效或斷裂）。疲勞過程通常包括裂紋萌生、裂紋擴展和最終斷裂，整個過程決定了材料或結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

• 疲勞壽命（Fatigue Life）：指結(jié)構(gòu)在交變載荷作用下，直到最終斷裂破壞所經(jīng)歷的總時間。

• 裂紋萌生占比：對于常見航空結(jié)構(gòu)采用的金屬材料，裂紋萌生壽命大約占整個疲勞壽命的60-80%。

• 安全壽命設(shè)計：在安全壽命設(shè)計思想中，壽命定義為疲勞壽命。這種設(shè)計方法偏保守，目的是在無裂紋狀態(tài)下保證結(jié)構(gòu)在預(yù)定壽命內(nèi)安全服役。

2. 損傷容限（Damage Tolerance）

損傷容限指在規(guī)定的不修理使用期內(nèi)，機體結(jié)構(gòu)仍能抵抗缺陷、裂紋或其他損傷引起的破壞的能力。

• 設(shè)計目標(biāo)：損傷容限設(shè)計的目標(biāo)是安全壽命，即確保機體結(jié)構(gòu)在使用過程中具有足夠的安全性，即使存在裂紋或損傷。

• 初始損傷假設(shè)：在金屬結(jié)構(gòu)中，損傷容限設(shè)計通常假設(shè)存在可檢門檻值的初始裂紋，并研究該裂紋如何擴展至影響結(jié)構(gòu)安全的臨界裂紋尺寸。

• 無損檢測與檢查周期：

• 裂紋隨著使用不斷擴展，剩余強度逐漸降低，直至進入檢查周期。

• 通過定期無損檢測，可以確認(rèn)裂紋尺寸是否超過可檢門檻值。

• 如果檢測未發(fā)現(xiàn)超出可檢尺寸的裂紋，則認(rèn)為結(jié)構(gòu)的剩余強度恢復(fù)至初始狀態(tài)。

3. 耐久性（Durability）

耐久性是結(jié)構(gòu)的一種基本品質(zhì)，指的是結(jié)構(gòu)在規(guī)定使用期內(nèi)，抵抗疲勞開裂、腐蝕、熱退化、剝離、磨損和外來物損傷的能力。

• 設(shè)計目標(biāo)：耐久性設(shè)計關(guān)注的是經(jīng)濟壽命，而非安全壽命，即確保結(jié)構(gòu)在整個服役期內(nèi)能夠正常使用，并盡可能降低維護和運營成本。

• 耐久性設(shè)計特點：

• 結(jié)構(gòu)始終處于良好的可用狀態(tài)，無需額外維護或特殊操作。

• 預(yù)防過大的裂紋擴展和功能性損傷，避免維護成本增加和出勤率下降。

• 當(dāng)量初始缺陷（EIFS）：

• 耐久性理論假設(shè)結(jié)構(gòu)存在初始缺陷，但這些缺陷較小，一般處于小裂紋擴展范圍。

• 采用小裂紋擴展公式，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)概念上的當(dāng)量初始缺陷（EIFS），該值用于評估裂紋擴展行為，但不代表實際存在的缺陷。

5. 結(jié)論

• 疲勞是材料失效的基本機制，決定了結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

• 損傷容限方法允許結(jié)構(gòu)在一定損傷情況下仍然安全運行，依賴無損檢測和檢查周期管理。

• 耐久性關(guān)注經(jīng)濟性和長期可靠性，強調(diào)優(yōu)化維護策略，降低使用成本。