Введение

Способность конструкции безопасно функционировать при наличии дефектов до момента их устранения.

В инженерной практике, устойчивость к повреждениям – это свойство конструкции, определяющее её способность безопасно выдерживать дефекты до проведения ремонта. Подход к инженерному проектированию, учитывающий устойчивость к повреждениям, основан на предположении, что дефекты могут присутствовать в любой конструкции и развиваться в процессе эксплуатации. Этот подход широко применяется в аэрокосмической, машиностроительной и гражданской инженерии для управления ростом трещин в конструкциях на основе принципов механики разрушения. Конструкция считается устойчивой к повреждениям, если внедрена программа технического обслуживания, обеспечивающая обнаружение и устранение случайных повреждений, коррозии и усталостных трещин до того, как они снизят остаточную прочность конструкции до недопустимого уровня.

История

Структуры, от которых зависит человеческая жизнь, давно признаны требующими встроенной безопасности. Описывая свой летательный аппарат, Леонардо да Винчи заметил: "При создании крыльев следует сделать одну несущую балку для выдерживания нагрузки и более свободную в том же положении, чтобы, если одна из них сломается под нагрузкой, другая могла выполнять ту же функцию". До 1970-х годов преобладающей инженерной философией в отношении конструкции самолетов было обеспечение сохранения летной годности при выходе из строя одной детали – требование избыточности, известное как отказоустойчивость. Однако достижения в области механики разрушения, а также печально известные катастрофические усталостные разрушения, такие как у самолета de Havilland Comet, привели к изменению требований к авиационной технике. Было обнаружено, что явление, известное как множественные очаги повреждений, может приводить к образованию множества мелких трещин в конструкции, которые медленно растут самостоятельно, со временем объединяются друг с другом, образуя гораздо большую трещину и значительно сокращая прогнозируемый срок службы до разрушения.

Структура безопасности

Не каждая конструкция обязана демонстрировать обнаружимое распространение трещин для обеспечения безопасности эксплуатации. Некоторые конструкции работают по принципу заданного срока службы, при котором принимается крайне низкий уровень риска благодаря сочетанию испытаний и анализа, подтверждающих, что деталь не образует обнаруживаемую трещину вследствие усталости в течение всего срока службы. Это достигается за счет существенного снижения напряжений ниже типичной усталостной прочности детали. Конструкции с заданным сроком службы применяются, когда стоимость или невозможность проведения осмотров превышает увеличение веса и затраты на разработку, связанные с такими конструкциями.