“大飛機(jī)出版工程·民機(jī)先進(jìn)制造工藝技術(shù)系列”之一。本書是在上海市航空材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)中心的科研成果和中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上總結(jié)而成的一本專著。包含飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)與執(zhí)行,飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備,飛機(jī)材料的檢測(cè),飛機(jī)全尺寸和復(fù)合材料元件與組合件的檢測(cè)等內(nèi)容。本書具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
近年來,隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,民用飛機(jī)已成為現(xiàn)代社會(huì)人們出行的主要交通工具,世界民航工業(yè)由此而迅速發(fā)展。波音和空客公司分別研制了B787,A380和A350等先進(jìn)民用飛機(jī),以滿足國(guó)際上日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。中國(guó)的民機(jī)發(fā)展正在以迅猛的速度,努力步入國(guó)際行列,如中國(guó)的商用民機(jī)ARJ21已正式投入運(yùn)營(yíng);C919也將進(jìn)入首飛適航階段;中國(guó)的寬體客機(jī)C929已經(jīng)通過論證,正式立項(xiàng)。從當(dāng)前世界最先進(jìn)的干線客機(jī)波音B787和空客A380及A350上面,可以清晰地了解世界民機(jī)技術(shù)的發(fā)展軌跡。在材料、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)方面,將突出輕質(zhì)、高效、長(zhǎng)壽命、低成本、高可靠性等指標(biāo),廣泛應(yīng)用復(fù)合材料、鈦合金、鋁鋰合金等新材料作為飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的材料。
一代飛機(jī),一種新材料被推廣應(yīng)用。而飛機(jī)上每一種新材料的研制和應(yīng)用,都需要通過大量全面性能測(cè)試和分析,以確定材料及工藝。每一種材料的篩選和替代,同樣需要進(jìn)行系統(tǒng)性能測(cè)試及對(duì)比分析,以評(píng)價(jià)材料優(yōu)劣。對(duì)于飛機(jī)材料基準(zhǔn)值的確定,更是需要對(duì)材料進(jìn)行多爐批次性能測(cè)試,確保其數(shù)據(jù)可靠。此外,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許用值,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等,同樣需要完成大量的測(cè)試與分析,特別是適航驗(yàn)證與試飛的過程,更是需要對(duì)各測(cè)試環(huán)節(jié)和分析結(jié)果的有效性進(jìn)行全面審核。通過了,飛機(jī)才可正式投入批生產(chǎn)。即便飛機(jī)正式批生產(chǎn)了,仍然需要對(duì)入廠材料進(jìn)行不同爐批次的性能抽檢甚至全檢。
正確地理解和應(yīng)用各種不同材料和結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于科學(xué)的評(píng)價(jià)飛機(jī)材料和結(jié)構(gòu)的性能以及內(nèi)部質(zhì)量,深層次地認(rèn)識(shí)材料的成分,組織與性能的內(nèi)在規(guī)律,包括對(duì)材料的正確使用,飛機(jī)結(jié)構(gòu)安全性都具有重要的實(shí)際意義。無論是材料的化學(xué)分析,物理冶金測(cè)試技術(shù)以及各種材料,結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的測(cè)試技術(shù)都將要求精度越來越高,檢測(cè)速度越來越快。因而檢測(cè)技術(shù)需要程序化,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化。
本書是由上海交通大學(xué)出版社組織出版的“大飛機(jī)出版工程”系列叢書之一,由上海飛機(jī)制造有限公司和上海交通大學(xué)作者聯(lián)合編著。上海飛機(jī)制造有限公司(以下簡(jiǎn)稱上飛公司)主要負(fù)責(zé)材料檢測(cè)技術(shù)的編著工作,上海交通大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱上交)負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)檢測(cè)的編著工作。本書的主要定位讀者是航空專業(yè)的研究生以及初入航空領(lǐng)域的年輕工作者。希望通過閱讀本書,能夠使讀者初步了解飛機(jī)從材料到結(jié)構(gòu)的基本檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用,以及民機(jī)航空業(yè)的一些檢測(cè)實(shí)際案例。
本書第1章概論由初銘強(qiáng)執(zhí)筆;第2章飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)與執(zhí)行由王磊、丁紅瑜執(zhí)筆;第3章飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備由顧卓倫、包學(xué)偉、張會(huì)清、周金秋、王旭、莊桂增、劉奎、張忠華、張曉靜執(zhí)筆;第4章飛機(jī)材料的檢測(cè)實(shí)況由劉巖巖、包學(xué)偉、周金秋、王旭、莊桂增、劉奎、張忠華執(zhí)筆;第5章飛機(jī)元件,組合件及全尺寸的檢測(cè)的前9節(jié)由張曉靜執(zhí)筆,后一節(jié)由陳秀華執(zhí)筆;第6章飛機(jī)特種情況的檢測(cè)由余音執(zhí)筆。
本書在編審修訂過程中,得到了上海交通大學(xué)林忠欽院士、上飛公司姜麗萍總工程師、上飛公司原總工程師毛蔭風(fēng)、上飛公司原總冶金師陳進(jìn)春以及相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和同志的支持和鼓勵(lì)。特此致謝!此外,還要感謝為本書校對(duì)提供幫助的張?jiān)鰺ㄍ,以及為本書的編審和出版付出辛苦的上海交大出版社錢方針、王珍等人。
目前,正值我國(guó)大型飛機(jī)項(xiàng)目進(jìn)入工程制造階段。希望本書對(duì)我國(guó)的航空事業(yè)發(fā)展會(huì)起到積極的推動(dòng)作用,同時(shí)對(duì)年輕的航空工作者(飛機(jī)設(shè)計(jì)師和工程師等)提供有益的幫助。由于時(shí)間和作者的能力有限,書中存在的謬誤、不足之處,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
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姜麗萍:中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司總工程師、科技委主任,民機(jī)領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家工程技術(shù)中心主任,中國(guó)商飛公司總裝制造中心總工程師, ARJ21新支線飛機(jī)項(xiàng)目總工程師、運(yùn)行中心副主任,研究員級(jí)高級(jí)工程師。C919大型客機(jī)項(xiàng)目的行政指揮。
1 概論
1.1 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的概念及目的
1.2 國(guó)內(nèi)外飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.3 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的基本分類
1.4 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的方法及設(shè)備
參考文獻(xiàn)
2 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)與執(zhí)行
2.1 材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化組織和標(biāo)準(zhǔn)體系
2.2 材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
2.3 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行
2.4 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與適航要求管理
參考文獻(xiàn)
3 飛機(jī)材料與結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備
3.1 飛機(jī)金屬材料測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.1.1 物理性能測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.1.2 飛機(jī)金屬材料化學(xué)性能測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.1.3 飛機(jī)金屬材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.1.4 飛機(jī)金屬材料的無損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備
3.2 飛機(jī)復(fù)合材料測(cè)試技術(shù)與設(shè)備
3.2.1 飛機(jī)復(fù)合材料組分材料的分析測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.2.2 層壓板測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.2.3 夾層結(jié)構(gòu)的分析測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.2.4 復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備
3.3 飛機(jī)其他非金屬材料的分析測(cè)試技術(shù)及設(shè)備
3.3.1 密封劑
3.3.2 涂料
3.3.3 油料
3.3.4 膠黏劑
3.3.5 橡膠
3.3.6 塑料
3.3.7 紡織材料
3.4 飛機(jī)元件、組合件及全尺寸結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備
3.4.1 飛機(jī)元件試驗(yàn)中常用的配套設(shè)備、儀器以及相關(guān)技術(shù)
3.4.2 飛機(jī)全尺寸試驗(yàn)測(cè)控設(shè)備
3.4.3 試驗(yàn)保護(hù)系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
4 飛機(jī)材料的檢測(cè)
4.1 飛機(jī)材料檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的管理
4.2 飛機(jī)金屬材料的檢測(cè)
4.2.1 金屬材料的出廠檢驗(yàn)和入廠復(fù)驗(yàn)
4.2.2 飛機(jī)金屬材料的金相檢測(cè)
4.2.3 飛機(jī)金屬材料的化學(xué)成分檢測(cè)
4.2.4 飛機(jī)金屬材料的力學(xué)性能檢測(cè)
4.3 金屬材料的無損檢測(cè)
4.3.1 飛機(jī)金屬材料無損檢測(cè)技術(shù)的選擇
4.3.2 飛機(jī)金屬材料滲透檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.3.3 飛機(jī)金屬材料磁粉檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.3.4 飛機(jī)金屬材料渦流檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.3.5 飛機(jī)金屬材料射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.3.6 飛機(jī)金屬材料超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.3.7 飛機(jī)金屬材料其他無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.4 金屬材料的入廠復(fù)驗(yàn)案例
4.4.1 材料信息
4.4.2 試驗(yàn)項(xiàng)目的確定
4.4.3 試樣
4.4.4 試驗(yàn)過程及結(jié)果
4.4.5 結(jié)果評(píng)判
4.5 飛機(jī)復(fù)合材料的檢測(cè)
4.5.1 復(fù)合材料組分的檢測(cè)
4.5.2 層壓板類的檢測(cè)
4.5.3 夾層結(jié)構(gòu)類的檢測(cè)
4.5.4 關(guān)于材料等同性的檢測(cè)
4.5.5 復(fù)合材料的無損檢測(cè)
4.5.6 復(fù)合材料入廠復(fù)驗(yàn)的檢測(cè)案例
4.6 飛機(jī)其他非金屬材料的人廠復(fù)驗(yàn)檢測(cè)
4.6.1 密封劑的檢測(cè)
4.6.2 涂料檢測(cè)
4.6.3 油料檢測(cè)
4.6.4 膠黏劑檢測(cè)
4.6.5 橡膠
4.6.6 塑料
4.6.7 紡織材料
參考文獻(xiàn)
5 飛機(jī)元件與組合件及全尺寸的檢測(cè)
5.1 檢測(cè)文件的管理
5.1.1 試驗(yàn)任務(wù)書
5.1.2 試驗(yàn)大綱
5.1.3 檢測(cè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)
5.1.4 試驗(yàn)要求
5.1.5 試驗(yàn)報(bào)告
5.1.6 設(shè)計(jì)許用值內(nèi)容
5.2 零件與組合件的常規(guī)檢測(cè)
5.2.1 形狀和尺寸的檢測(cè)
5.2.2 表面外觀檢測(cè)
5.3 無缺口層壓板設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)
5.3.1 材料許用值與典型鋪層
5.3.2 試驗(yàn)矩陣
5.3.3 數(shù)據(jù)處理
5.4 含缺口層壓板設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)
5.4.1 試驗(yàn)方法
5.4.2 試驗(yàn)矩陣
5.4.3 數(shù)據(jù)處
5.5 含沖擊損傷層壓板設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)
5.5.1 損傷阻抗試驗(yàn)
5.5.2 損傷容限試驗(yàn)
5.5.3 試驗(yàn)矩陣
5.5.4 數(shù)據(jù)處
5.6 機(jī)械連接設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)
5.6.1 試驗(yàn)矩陣
5.6.2 數(shù)據(jù)處
5.7 復(fù)合材料疲勞試驗(yàn)
5.7.1 層壓板的疲勞性能
5.7.2 疲勞試驗(yàn)?zāi)康募坝?jì)劃
5.7.3 疲勞試驗(yàn)步驟
5.7.4 復(fù)合材料層壓板的疲勞性能
5.7.5 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限性能
5.8 夾層結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法
5.8.1 芯材性能評(píng)價(jià)方法
5.8.2 芯材與面板粘接評(píng)價(jià)方法
5.8.3 面板性能評(píng)價(jià)方法
5.8.4 夾層結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)方法
5.8.5 夾層結(jié)構(gòu)其他性能評(píng)價(jià)方法
5.9 典型的金屬結(jié)構(gòu)試驗(yàn)項(xiàng)目及技術(shù)簡(jiǎn)介
5.9.1 典型結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)疲勞額定值的疲勞方法
5.9.2 耳片連接接頭試驗(yàn)
5.10 部件及全尺寸檢測(cè)
5.10.1 試驗(yàn)過程質(zhì)量控制
5.10.2 部件的靜力試驗(yàn)
5.10.3 部件的耐久性測(cè)試
參考文獻(xiàn)
6 飛機(jī)其他特種情況檢測(cè)
6.1 缺陷與損傷檢測(cè)
6.1.1 缺陷和損傷的產(chǎn)生和分類
6.1.2 飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷檢測(cè)
6.1.3 飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷檢測(cè)
6.2 結(jié)構(gòu)在服役狀態(tài)的無損檢測(cè)
6.2.1 疲勞的無損檢測(cè)
6.2.2 腐蝕的無損檢測(cè)
6.2.3 蠕變的無損檢測(cè)
6.3 修復(fù)后的結(jié)構(gòu)檢測(cè)
6.3.1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的修復(fù)概述
6.3.2 修復(fù)后的結(jié)構(gòu)檢測(cè)
6.4 新近發(fā)展的檢測(cè)技術(shù)
6.4.1 計(jì)算機(jī)層析照相檢測(cè)法
6.4.2 聲一超聲檢測(cè)法
6.4.3 微波檢測(cè)法
6.4.4 自動(dòng)化高速檢測(cè)系統(tǒng)
6.4.5 多技術(shù)融合的新型檢測(cè)方法
6.4.6 計(jì)算機(jī)仿真及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)
參考文獻(xiàn)
附錄 與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相關(guān)的ASTM檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
索引