Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қауіпсіз пайдалану мерзімін жобалауда өнімдер белгілі бір жобаланған қызмет мерзімінен кейін қызметтен алынады. Қауіпсіз пайдалану мерзімі ең алдымен қарапайым металл конструкциялы ұшақтарға қатысты, онда ұшақ корпусының элементтері ұшақтың өмірлік циклі бойында ауыспалы жүктемелерге түседі, бұл оларды металлдың шаршауына осал етеді. Қанаттардың немесе құйрықтың бөліктері сияқты кейбір аймақтарда, ұшу кезіндегі құрылымдық бұзылулар қатаң салдарға әкелуі мүмкін. Қауіпсіз пайдалану мерзімін жобалау әдісі, жөндеуі өте қиын немесе істен шығуы адам өмірі мен мүлікке ауыр зиян келтіруі мүмкін маңызды жүйелерде қолданылады. Бұл жүйелер жөндеу қажеттілігі болмастан жылдар бойы жұмыс істеуге арналған. Қауіпсіз пайдалану мерзімін жобалау философиясының кемшілігі – ұшаққа түсетін ауыспалы жүктемелер туралы маңызды болжамдар жасалуы керек, сондықтан егер бұл болжамдар дәл болмаса, компонент қызметтен алынар алдында жарықтар пайда болуы мүмкін. Бұл кемшілікке қарсы тұру үшін, қателерге төзімді және қателерді байқауға мүмкіндік беретін сияқты баламалы жобалау философиялары әзірленді.
In safe life design, products are intended to be removed from service at a specific design life. Safe life is particularly relevant to simple metal aircraft, where airframe components are subjected to alternating loads over the lifetime of the aircraft which makes them susceptible to metal fatigue. In certain areas such as in wing or tail components, structural failure in flight would be catastrophic. The safe life design technique is employed in critical systems which are either very difficult to repair or whose failure may cause severe damage to life and property. These systems are designed to work for years without requirement of any repairs. The disadvantage of the safe life design philosophy is that serious assumptions must be made regarding the alternating loads imposed on the aircraft, so if those assumptions prove to be inaccurate, cracks may commence prior to the component being removed from service. To counter this disadvantage, alternative design philosophies like fail safe design and fault tolerant design were developed.
Автомобиль өнеркәсібі
Қауіпсіз өмір әдісінің бір жолы – автомобиль өнеркәсібіндегі механизмдердің беріктігін жоспарлау және көздеу. Механикалық құрылымдарға түсетін қайталама жүктемелер 1800 жылдардың ортасында бу машинасының пайда болуымен күшейген кезде, осы әдіс қалыптасты (Oja 2013). Майкл Ожаның айтуынша, «Инженерлер мен ғалымдар циклдік кернеудің (немесе деформацияның) компоненттің қызмет ету мерзіміне тигізетін әсерін түсіне бастады; циклдік кернеудің (S) шамасын, сәтсіздікке дейінгі циклдар санының логарифміне (N) байланыстыратын қисық жасалды» (Oja 2013). S-N қисығы қауіпсіз өмірлік жобалаудың негізгі байланысы болып табылады. Бұл қисық көптеген шарттарға тәуелді, соның ішінде максималды жүктеме мен минималды жүктеме арақатынасына (R арақатынасы), тексеріліп отырған материалдың түріне және циклдік кернеулердің (немесе деформациялардың) қолданылу жиілігіне. Бүгінде қисық әлі де маңызды, өйткені зертханалық үлгілерді көптеген үздіксіз циклдік жүктеме деңгейлерінде сынау және сәтсіздікке дейінгі циклдар санын анықтау арқылы (Oja 2013) қолданылады. Майкл Ожа былай дейді: «Жүктеме төмендеген сайын, үлгінің қызмет ету мерзімі ұзаратыны таңқаларлық емес» (Oja 2013). Тәжірибелік сынақтардың іс жүзіндегі шектері гидравликалық қуатпен жұмыс істейтін сынақ машиналарының жиілік шектерімен байланысты. Осы жоғары циклдік қызмет ету кезіндегі жүктеме материалдың шаршау мүмкіндігі ретінде танылды (Oja 2013).
One way the safe life approach is planning and envisaging the toughness of the mechanisms in the automotive industry. When the repetitive loading on mechanical structures intensified with the advent of the steam engine, back in the mid 1800s, this approach was established (Oja 2013). According to Michael Oja, “Engineers and academics began to understand the effect that cyclic stress (or strain) has on the life of a component; a curve was developed relating the magnitude of the cyclic stress (S) to the logarithm of the number of cycles to failure (N)” (Oja 2013). The S N curve because the fundamental relation is in safe life designs. The curve is reliant on many conditions, including the ratio of maximum load to minimum load (R ratio), the type of material being inspected, and the regularity at which the cyclic stresses (or strains) are applied. Today, the curve is still consequential by experimentally testing laboratory specimens at many continuous cyclic load levels, and detecting the number of cycles to failure (Oja 2013). Michael Oja states that, “Unsurprisingly, as the load decreases, the life of the specimen increases” (Oja 2013). The practical limit of experimental challenges has been due to frequency confines of hydraulic powered test machines. The load at which this high cycle life happens has come to be recognized as the fatigue asset of the material (Oja 2013).
Ұшақтың құрылымы
Ұшақ құрылымының екі негізгі түрі бар: қауіпсіз өмірлік цикл және қауіпсіздік резерві. Алғашқысы – егер негізгі жүк көтергіш элемент бұзылса, төмен қалдық беріктікке ие, ал екіншісі – негізгі жүк көтергіш элементтерде жарық пайда болған жағдайда да, жүктемені жақын орналасқан элементтер қабылдай алатындықтан, қалдық беріктік сақталады. Қазіргі заманғы ұшақтарда үшке дейін баламалы жүк жолдарымен жабдықталған қауіпсіздік резерві құрылымдары қолданылады, бірақ 1947 жылы негізгі жүк көтергіш құрылым қауіпсіз өмірлік циклге негізделген. Бұл тыныш жоғары қабаттағы ауада жұмыс істеуге арналған уақытша ұшақ корпусы үшін маңызды емес еді, бірақ шамамен 500 фут биіктікте жүктемелер мен кернеулер күрт өзгеретін.
There are two generic types of aircraft structure, safe life and fail safe. The former is one that has low residual strength if a primary load bearing member should fail, whereas the latter has alternative load paths so that if a primary load bearing member cracks, residual strength remains because the loads can be assumed by adjacent members. In modern aircraft, fail safe structures with up to three alternative load paths are provided, but back in 1947 the main load bearing structure was safe life. This did not matter on an interim airframe designed for operations in the calm upper air, but at around 500 ft the loads and stresses were more volatile.
Вертолет құрылымы
Барлық тікұшақ құрылымдарына "қауіпсіз өмір" философиясы қолданылады. UH-60 Black Hawk сияқты қазіргі әскери тікұшақтарда композиттік материалдар ұшақ корпусы мен ротор салмағының 17 пайызына дейін құрайды (Реддик). Харольд Реддик былай мәлімдейді: "Advanced Composite Airframe Program (ACAP) және UH-60 төмен құнды композиттік қанат бағдарламасы сияқты Өндіріс әдістері мен технологиясы (MM&T) жобалары және ірі тікұшақ композиттік құрылымдарына қатысты ғылыми-зерттеу және әзірлеме жұмыстарының нәтижесінде, бірнеше жыл ішінде композиттік материалдар өндіріс бағдарламасында тікұшақ корпусы мен ротор салмағының 80 пайызына дейін қолданылуы мүмкін" (Реддик). Бұл қолданыспен қатар, композиттік құрылымдардың ұзақ қызмет ету мерзімін және ұшу қауіпсіздігі үшін зақымдануға төзімділігін қамтамасыз ету үшін дұрыс және нақты жобалау критерийлерін енгізу өте маңызды міндет болып табылады. "Қауіпсіз өмір" және зақымдануға төзімділік критерийлері барлық тікұшақтың ұшуға маңызды компоненттеріне қолданылады (Реддик).
The safe life design philosophy is applied to all helicopter structures. In the current generation of Army helicopters, such as the UH 60 Black Hawk, composite materials make up as great as 17 percent of the airframe and rotor weight (Reddick). Harold Reddick states that, “With the advent of major helicopter composite structures R&D projects, such as the Advanced Composite Airframe Program (ACAP), and Manufacturing Methods and Technology (MM&T) projects, such as UH 60 Low Cost Composite Blade Program, it is estimated that within a few years composite materials could be applied to as much as 80% of the airframe and rotor weight of a helicopter in a production program” (Reddick). Along with this application, it is the essential obligation that sound, definitive design criteria be industrialized in order that the composite structures have high fatigue lives for economy of ownership and good damage tolerance for flight safety. Safe life and damage tolerant criteria are practical to all helicopter flight critical components (Reddick).