基于應變分析的裂紋檢測技術在疲勞試驗中的應用

楊鵬飛，付夢思，王 毅

(1.中國飛機強度研究所 全尺寸飛機結構靜力/疲勞航空科技重點試驗室，陜西 西安 710065；2．北京航天長征飛行器研究所，北京 100076)

1 引 言

疲勞破壞一直是危害飛機安全的一個重要因素，進行疲勞試驗發現關鍵部位或關鍵結構的疲勞裂紋具有十分重要的意義[1]。在全機疲勞試驗中，由于試驗件結構復雜且受試驗場地限制，日常主要采用目視檢查方法，這容易導致裂紋發現不及時以及出現漏檢的情況。本文針對某型飛機的全機疲勞試驗，研發一種裂紋主動檢測技術，并將其應用于該項疲勞試驗，成功地檢測出機身主框多處裂紋。

2 裂紋應變檢測原理

應變是物體在外力作用下產生變形的一種量化表征。在了解材料的物理屬性后，通過測量物體表面某部位的應變值就能計算出該區域所承受載荷的大小。所以，通常在全機靜力/疲勞強度試驗中通過監控試驗件受載后的應變來判斷其結構強度是否滿足設計要求。

對于疲勞試驗件的金屬結構，裂紋主要出現在應力集中的部位。無論是裂紋萌生還是裂紋生長階段，在出現裂紋區域的周邊小范圍內，其應力應變場都會發生改變。因此，對于疲勞試驗件中某些結構不可達部位的裂紋監測，需關心裂紋附近所貼應變片測量應變值的變化，從概率論以及數理統計理論的角度出發，并結合疲勞試驗的實測應變數據，找出每個應變片在不同載荷工況下的應變基準值。

由于試驗過程中的加載及測量有誤差，因此，應變測量值與基準值之差Δε為隨機變量。……