航空有机玻璃失效分析方法研究.pdfVIP

航空有机玻璃失效分析方法 彭春 北京航空工程技术研究中心，北京100076 摘要概述了航空有机玻璃的选材、结构特点，介绍了使用中的典型故障模式及评估手段， 并对座舱有机玻璃失效分析的一般程序进行了介绍。 关键词有机玻璃失效分析方法 航空有机玻璃是飞机的关键结构件，也是故障多发部位。有机玻璃的故障往往关系飞行安全， 对生命、财产造成重大损失。对玻璃多发故障进行深入分析研究，将有助于我们认识并掌握其内 在规律，总结经验，避免或减少事故的发生。 舱盖有机玻璃作为一种高分子材料，其主要功能是保证足够的结构强度和光学清晰度，这些 性能指标一般受多种因素影响，包括从材料成分、结构设计、板材成型、加工装配到使用维护的 全过程，任何一个环节都有可能导致玻璃失效，危及飞行安全。玻璃失效的原因有时是明确的， 但更多的时候不能立即得出结论，需要通过科学的方法进行分析研究，本文将分几个层次对相关 问题作简要介绍。 1基础知识 1．1航空有机玻璃选材 外，其余都是聚甲基丙烯酸甲酯玻璃。 定向有机玻璃是将浇注玻璃板经热拉伸而成，其强度比不定向玻璃高，抗老化和耐疲劳性能 有很大提高，对应力集中不敏感，代表着未来有机玻璃的发展方向。 1．2舱盖连接方式 根据玻璃牌号、机型结构设计的不同，舱盖玻璃与骨架的连接方式有三种：刚性硬连接，柔性软 连接，混合连接。刚性硬连接主要适用于定向玻璃，其优点是加工装配简便，缺点是容易造成应力集 中。软连接的长处在于玻璃受力均匀，尤其适合于不定向玻璃。 2舱盖故障类型及评估方法 2．1 划伤 划伤是指玻璃表面的连续性机械损伤，有直线、曲线两种形状，划痕的特征由长度、深度和 宽度确定。深度小于仪器测量极限的称为微细划痕。玻璃表面不明显的划痕，经过研磨膏打磨后， 可以忽略不计。 2．2碰伤 碰伤是指玻璃表面的局部机械损伤，与划痕的区别在于长度和外形的单调性，碰伤的特征用 408 深度及外接圆直径来表示。 2．3银纹 银纹是玻璃表面细微裂纹的集合，因在一定的光照下会闪光而得名。如果银纹走向平行排列， 它就是定向的，一般属于应力银纹。如果银纹方向分布无序，就是非定向的，一般是由老化所致。 银纹的特征由深度和外接矩形面积确定。 2。4裂纹 裂纹是指玻璃的完整性遭到部分破坏，由其长度和与玻璃边缘的相对位置来确定。 2．5结构胶开裂 结构胶开裂一般是由玻璃周边软连接的结构胶强度不足所致，根据开胶面积不同对其严重程 度加以区分。 3舱盖失效分析程序 3-1资料收集 包含： ——故障玻璃所在的飞机型号，部队编号。 ——飞机使用寿命，飞行小时和起落次数。 ——玻璃使用寿命及失效前的工作时间。 ——飞机是否进行过修理及承修工厂。 ——最后一次修理的时间和地点。 ——在什么情况下发现失效。 ——飞行参数(失效发生在空中时)。 ——玻璃构件的状态特征。 同时，要检验所执行任务的正确性，并分析过去类似失效的研究结果。 3．2现场检查 如果玻璃发生破坏，要确定残片上是否有被物体击打的痕迹，如油漆残留物等。玻璃残片要 在天平上称重，确定其占整个玻璃质量的比重。给破坏玻璃照相时，要将所有残片拼接成原状。 每块残片都要找到破坏表面与之吻合的残片，然后确定找到的玻璃残片是否完整。应该特别仔细 地检查破坏区域和断日表面。 检查未破坏的玻璃时，要记录所有缺陷的形式和分布。给未破坏的有机玻璃照相时，要能看 清导致玻璃失效的缺陷。 仔细检查、深入研究失效特征，如果缺陷情形及破坏原因足够清楚，就不必再进行下面的分 析。 3．3故障的仪器评估 分析破坏的玻璃时，要注意残片边缘是否在某个方向上取向。断口特征用体视显微镜进行分 析。在断口上观察是否有三个特征区域，并记录其尺寸和分布。镜面区比较小，位于破坏源的附 近；缓慢扩展区，有光滑表面，上面有一些从源区发散的同心圆，然后是快速扩展区，特点是很 粗糙，同心圆更明显。每个区域的大小由玻璃破坏时的条件决定，存在应力集中时，破坏应力会 下降，快速扩展区也减小。根据断口形貌可以确定破坏发展方向。根据上述各区的分布及第二区、 第三区相