Лекция 2. Эксплуатационная надежность и прочность Вопрос 1. «Жизненный цикл» объекта.

Каждое изделие за период своего существования расходует потенциальные свойства надежности, заложенные при проектировании. Изменение уровня надежности по этапам «жизненного цикла» изделия показано на рис.3. Поэтапное формирование уровня надежности отремонтированного объекта АТ в обобщенном виде может быть представлено следующей формулой:

где - уровень послеремонтной надежности; - уровень надежности, закладываемый при проектировании; - изменение надежности при серийном изготовлении из-за несоответствия технического уровня производства техническим требованиям на изделие; - изменение надежности при хранении (транспортировке) изделий; - изменение надежности в процессе эксплуатации; - приращение надежности, восстанавливаемой в ремонте; - приращение надежности, закладываемой при ремонте посредством конструктивной доработки АТ.

Рис.3. Поэтапное изменение надежности объектов:

1 – проектирование; 2 – изготовление; 3 – хранение (транспортировка);

4 – эксплуатация; 5 – ремонт (восстановление)

Все факторы, формирующие уровень надежности на различных этапах существования АТ, можно подразделить на объективные (воздействие окружающей среды, механические и другие внешние воздействия) и субъективные (выбор схемы расчета и материалов при проектировании, выбор режимов эксплуатации и т.д.). Очевидно, что для правильного учета объективных и максимального ограничения субъективных факторов снижения надежности изделий необходима количественная оценка свойств надежности.

Очевидно, что даже при проектировании невозможно достичь уровня надежности, равного единице вследствие наличия дефектов в любом материале, применяемом для изготовления деталей не только в авиации, но и в машиностроении, приборостроении и т.д. Вследствие объективных и субъективных причин надежность техники будет все время уменьшаться. И на этапе ремонта уровень, заложенный конструктором, не достигается – не все детали и узлы на ВС меняются, при ремонте могут быть внесены дополнительные дефекты (неправильный монтаж) и т.д. Только этап может увеличить уровень надежности выше, определенного проектировщиком, за счет установки более надежных приборов, применения более прочных материалов, совершенствования средств контроля технического состояния.

Вопрос 2. Основные термины и определения эксплуатационной прочности.

Эксплуатационная прочность – совокупность прочностных свойств (статическая прочность, жесткость, усталостный ресурс и др.), которыми обладает конструкция по истечении некоторого срока эксплуатации.

Ресурс - наработка до отказа.

Гамма-процентный ресурс - наработка до отказа, которая достигается процентами конструкций данного типа.

Наиболее опасно снижение эксплуатационной прочности в результате развития усталости материалов. Изменения, вызываемые усталостью материалов, вначале почти не заметны, их трудно обнаруживать и прогнозировать.

Остаточная прочность – усилие, которое выдерживает поврежденный силовой элемент конструкции до разрушения.

Влияние усталости на остаточную статическую прочность показана на рис.4. До момента времени появления развития трещины усталости статическая прочность остается постоянной. Затем происходит ее постепенное понижение. В момент времени , когда нагрузка S становится больше остаточной прочности, происходит разрушение.

Рис.4. Изменение действующей нагрузки и остаточной прочности

Если предельным состоянием считать усталостное разрушение конструкции, то случайная величина является ее ресурсом. Часто предельное состояние конструкций определяется длиной усталостной трещины.

Назначенный ресурс – наработка, при которой эксплуатация конструкции должна быть прекращена независимо от ее состояния.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации до списания.