Detail předmětu

Únava a životnost leteckých konstrukcí

FSI-OUZ-AAk. rok: 2023/2024

Konstrukce s bezpečnou životností (safe-life) a s přípustným poškozením (damage tolerance) jakožto dvě základní návrhové koncepce leteckých konstrukcí. Měření zatížení draku letounu, zpracování výsledků do spekter zatížení. Výpočtové stanovení bezpečné životnosti. Návrh typického profilu letu, výběr únavové křivky, hypotézy kumulace únavového poškození. Stanovení bezpečné životnosti pomocí únavových zkoušek konstrukčních uzlů a celého draku. Předpisové požadavky na konstrukce s připustným poškozením, návrh systému periodických prohlídek na základě růstové křivky únavové trhliny. Přehled metod nedestruktivního zkoušení používaných v letectví.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Petr Augustin, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Letecký ústav (LÚ)

Vstupní znalosti

Základní poznatky o struktuře a mezních stavech materiálů. Základní znalosti z pružnosti a pevnosti. Přehled o konstrukčním řešení draků letadel. Výpočet zatížení letounu, napjatosti a deformace tenkostěnných leteckých konstrukcí.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Rozhodujícím kritériem hodnocení je výsledek písemného testu zaměřeného na teoretické znalosti s otázkami tvořícími průřez celého kurzu. Další podmínkou je předložení správně vypracovaných protokolů z výpočtových cvičení a účast na cvičeních.
Výpočtová cvičení. V případě odůvodněné nepřítomnosti jsou nahrazována vypracováním dodatečných protokolů.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámení se specifickými metodami řešení problému životnosti leteckých konstrukcí navazující na znalosti získané v předchozích kurzech.
Praktický výpočet bezpečné životnosti pro kritické místo draku letounu s uvážením všech podstatných zatížení, práce se spektry zatížení, výběr únavové křivky. Obecný přehled v dalších oblastech únavy leteckých konstrukcí včetně seznámení se zkušenostmi z únavových zkoušek prováděných certifikovanou Zkušebnou letecké techniky Leteckého ústavu.

Základní literatura

Draper, J.: Modern Metal Fatigue Analysis. EMAS Publishing, 2008. (EN)
Farahmand, B.: Fatigue and Fracture Mechanics of High Risk Parts: Application of LEFM & FMDM theory. Chapman & Hall, 1997. (EN)
Schijve, J.: Fatigue of Structures and Materials, Springer Science+Business Media, B.V, 2010.

Doporučená literatura

Draper, J.: Modern Metal Fatigue Analysis. EMAS Publishing, 2008. (EN)
Farahmand, B.: Fatigue and Fracture Mechanics of High Risk Parts, Chapman & Hall, 1997.
Schijve, J.: Fatigue of Structures and Materials, Springer Science+Business Media, B.V, 2010. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-AST-A magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Augustin, Ph.D.

Osnova

1. Návrhové koncepce leteckých konstrukcí a průkaz jejich životnosti.
2. Požadavky předpisů letové způsobilosti v oblasti únavy a životnosti.
3. Stádia únavového procesu. Fraktografická rekonstrukce růstu únavové trhliny.
4. Koncepce bezpečné životnosti.
5. Typický profil letu. Měření a zpracování proměnlivých zatížení. Spektra poryvových, obratových a pozemních zatížení. Cyklus Z-V-Z.
6. Únavové křivky leteckých konstrukcí. Hypotézy kumulace únavového poškození.
7. Metody výpočtové predikce únavové životnosti (NSA, LESA, LPSA). Únava při víceosém stavu napjatosti.
8. Únavové zkoušky a jejich vyhodnocení. Zkoušky na jedné hladině, zkoušky programové a zkoušky náhodným zatěžováním. Zařízení pro únavové zkoušky.
9. Odhad bezpečné životnosti na základě teoretického výpočtu a únavové zkoušky. Systémy pro sledování čerpání únavového života.
10. Koncepce přípustného poškození. Návrh systému periodických prohlídek.
11. Přehled NDT metod. Požadavky předpisů JSSG-2006 a MIL-A-83444.
12. Základy lomové mechaniky. Analýza zbytkové pevnosti.
13. Šíření trhliny při konstantní amplitudě zatížení a při složitém průběhu zatěžování.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Augustin, Ph.D.

Osnova

1. – 4. Výpočet bezpečné životnosti cvičného letounu podle metodiky FAA AC23-13A.
5. – 9. Výpočet bezpečné životnosti dopravního letounu.
10. - 13. Výpočet růstové křivky únavové trhliny v potahu panelu křídla.