損傷容限型鈦合金板材

《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）規(guī)定了損傷容限型鈦合金板材的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則及標志、包裝、運輸、貯存、質(zhì)量證明書和訂貨單（或合同）內(nèi)容。該標準適用于軋制方法生產(chǎn)的損傷容限型鈦合金板材。

參考資料：

損傷容限型鈦合金板材制定背景

隨著飛機設計理念由單純靜強度向損傷容限設計原則發(fā)展，鈦合金材料也逐步由追求單一高強度或疲勞性能向高韌性、低裂紋擴展速率等損傷容限型綜合高性能方向發(fā)展。中國已成功研制了TA15、TC4ELI等損傷容限型鈦合金板材，已在戰(zhàn)斗機、大型軍用運輸機等航空產(chǎn)品上得到了廣泛應用。截止2019年，中國尚未建立損傷容限型鈦合金板材的國家標準，給生產(chǎn)單位和需求單位帶來很大的不便，且不利于產(chǎn)品的推廣和應用。鑒于此，制定了國家標準《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）。

損傷容限型鈦合金板材編制進程

• 標準計劃

2018年10月16日，國家標準計劃《損傷容限型鈦合金板材》（20173769-T-610）下達，項目周期24個月，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提出，由TC243（全國有色金屬標準化技術委員會）歸口上報，TC243SC4（全國有色金屬標準化技術委員會粉末冶金分會）執(zhí)行，主管部門為中國有色金屬工業(yè)協(xié)會。

• 發(fā)布實施

2020年7月21日，國家標準《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）由中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局、中華人民共和國國家標準化管理委員會發(fā)布。

2021年6月1日，國家標準《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）實施。

損傷容限型鈦合金板材制定依據(jù)

國家標準《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）依據(jù)中國國家標準《標準化工作導則—第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

損傷容限型鈦合金板材起草工作

主要起草單位：寶鈦集團有限公司、有色金屬技術經(jīng)濟研究院、寶雞鈦業(yè)股份有限公司、中航沈飛民用飛機有限責任公司。

主要起草人：王勤波、陳海濤、張江峰、馮軍寧、胡志杰、嚴學波、高頎、賈栓孝、馬忠賢、黃杰、白智輝、解晨、劉旭、馮永琦。

參考資料：

《損傷容限型鈦合金板材》（GB/T 38988-2020）的實施，有利于滿足中國航空用損傷容限型鈦合金板材使用，進一步推動航空航天用鈦合金產(chǎn)品的研制、設計、生產(chǎn)和應用，對中國國內(nèi)航空工業(yè)的發(fā)展極具重大意義。

損傷容限分析包括剩余強度分析和損傷增長分析。剩余強度分析方法，迄今只有含各種缺陷試樣的拉伸剩余強度和含穿透缺陷的厚試樣(破壞前不失穩(wěn))的壓縮剩余強度工程估算方法。含其他缺陷(例如以分層為主要特征的沖擊損傷)試樣的壓縮剩余強度估算，可用基于層間應變能釋放率的“分層斷裂力學”來解決，但這種方法仍處在研究階段。而對損傷增長速率的分析，至今仍沒有可靠的方法。因此，對這些問題，主要是借助多層次的試驗加以解決。

分析中通常采用的簡化原則包括以下兩點。

①所有分層簡化為直徑與實際缺陷最大長度尺寸相當?shù)膱A形分層；

②至少有一層纖維斷裂的各種缺陷/損傷，簡化為直徑與實際缺陷/損傷面內(nèi)最大長度尺寸相當?shù)膱A孔。

復合材料結(jié)構(gòu)為了擺脫沖擊所帶來的威脅，以沖擊壓縮破壞曲線的門檻值為基礎確定其設計許用應變。其結(jié)果是不得不把復合材料結(jié)構(gòu)的工作應變限制在很低的水平上，使復合材料的潛力無法得到發(fā)揮。實際上，雖然復合材料結(jié)構(gòu)在制造和使用過程中遇到外來物沖擊是不可避免的，但終究這種沖擊是局部的。不應該為保證這一局部的強度而限制所有未受沖擊的結(jié)構(gòu)部位的工作應變，因為這顯然是不合理的，也是過于保守的。當然，問題

出在遭受沖擊的部位的隨機性和不確定性上。為了提高設計許用應變，一個很有希望的途徑是，在確定設計許用應變值時暫不考慮沖擊這個因素，而把沖擊損傷直接引人到結(jié)構(gòu)中去設計復合材料結(jié)構(gòu)。然后，考慮到遭受沖擊的部位的隨機性，把沖擊損傷引入到結(jié)構(gòu)中的最危險部位，這對設計是偏安全的。這樣就把沖擊影響限制在局部范圍內(nèi)，使復合材料結(jié)構(gòu)可以在整體上大大提高其工作應變，這必將大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量。

鑒于復合材料結(jié)構(gòu)的分析方法還不夠成熟，分析的精度還不能令人滿意，因此，復合材料結(jié)構(gòu)的完整性驗證顯得尤為重要。

試驗完成后由試驗承擔單位編寫疲勞和損傷容限試驗的試驗報告，報告包括試驗總情況及進展情況，其主要內(nèi)容為：

①試驗目的、試驗內(nèi)容、試驗依據(jù)及試驗進展情況；

②試驗方法、試驗設備、試驗載荷譜、加載方法；

③試驗結(jié)構(gòu)在試驗中出現(xiàn)的故障或損傷及對應的載荷循環(huán)數(shù)，損傷的部位及尺寸大小、方向和起止點．裂紋擴展規(guī)律；

④剩余強度試驗載荷、結(jié)論；

⑤試驗件修理情況；

⑥試驗結(jié)果、結(jié)論，對批量生產(chǎn)件必須更改的建}義，對各種特殊破壞進行討論，報告

附略圖及照片。2100433B

有關復合材料的疲勞損傷模型大致可以分為三類：第一類模型不考慮實際的性能劣化機理，使用S－N 曲線或類似的圖，提供若干疲勞破壞準則；第二類是剩余剛度或剩余強度的表象模型；第三類是損傷發(fā)展模型，使用一個或多個可測的能衡量損傷情況的變量。2100433B