损伤容限型钛合金板材

《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）规定了损伤容限型钛合金板材的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、质量证明书和订货单（或合同）内容。该标准适用于轧制方法生产的损伤容限型钛合金板材。

参考资料：

损伤容限型钛合金板材制定背景

随着飞机设计理念由单纯静强度向损伤容限设计原则发展，钛合金材料也逐步由追求单一高强度或疲劳性能向高韧性、低裂纹扩展速率等损伤容限型综合高性能方向发展。中国已成功研制了TA15、TC4ELI等损伤容限型钛合金板材，已在战斗机、大型军用运输机等航空产品上得到了广泛应用。截止2019年，中国尚未建立损伤容限型钛合金板材的国家标准，给生产单位和需求单位带来很大的不便，且不利于产品的推广和应用。鉴于此，制定了国家标准《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）。

损伤容限型钛合金板材编制进程

• 标准计划

2018年10月16日，国家标准计划《损伤容限型钛合金板材》（20173769-T-610）下达，项目周期24个月，由中国有色金属工业协会提出，由TC243（全国有色金属标准化技术委员会）归口上报，TC243SC4（全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会）执行，主管部门为中国有色金属工业协会。

• 发布实施

2020年7月21日，国家标准《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）由中华人民共和国国家市场监督管理总局、中华人民共和国国家标准化管理委员会发布。

2021年6月1日，国家标准《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）实施。

损伤容限型钛合金板材制定依据

国家标准《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）依据中国国家标准《标准化工作导则—第1部分：标准的结构和编写》（GB/T 1.1-2009）规则起草。

损伤容限型钛合金板材起草工作

主要起草单位：宝钛集团有限公司、有色金属技术经济研究院、宝鸡钛业股份有限公司、中航沈飞民用飞机有限责任公司。

主要起草人：王勤波、陈海涛、张江峰、冯军宁、胡志杰、严学波、高颀、贾栓孝、马忠贤、黄杰、白智辉、解晨、刘旭、冯永琦。

参考资料：

《损伤容限型钛合金板材》（GB/T 38988-2020）的实施，有利于满足中国航空用损伤容限型钛合金板材使用，进一步推动航空航天用钛合金产品的研制、设计、生产和应用，对中国国内航空工业的发展极具重大意义。

损伤容限分析包括剩余强度分析和损伤增长分析。剩余强度分析方法，迄今只有含各种缺陷试样的拉伸剩余强度和含穿透缺陷的厚试样(破坏前不失稳)的压缩剩余强度工程估算方法。含其他缺陷(例如以分层为主要特征的冲击损伤)试样的压缩剩余强度估算，可用基于层间应变能释放率的“分层断裂力学”来解决，但这种方法仍处在研究阶段。而对损伤增长速率的分析，至今仍没有可靠的方法。因此，对这些问题，主要是借助多层次的试验加以解决。

分析中通常采用的简化原则包括以下两点。

①所有分层简化为直径与实际缺陷最大长度尺寸相当的圆形分层；

②至少有一层纤维断裂的各种缺陷/损伤，简化为直径与实际缺陷/损伤面内最大长度尺寸相当的圆孔。

复合材料结构为了摆脱冲击所带来的威胁，以冲击压缩破坏曲线的门槛值为基础确定其设计许用应变。其结果是不得不把复合材料结构的工作应变限制在很低的水平上，使复合材料的潜力无法得到发挥。实际上，虽然复合材料结构在制造和使用过程中遇到外来物冲击是不可避免的，但终究这种冲击是局部的。不应该为保证这一局部的强度而限制所有未受冲击的结构部位的工作应变，因为这显然是不合理的，也是过于保守的。当然，问题

出在遭受冲击的部位的随机性和不确定性上。为了提高设计许用应变，一个很有希望的途径是，在确定设计许用应变值时暂不考虑冲击这个因素，而把冲击损伤直接引人到结构中去设计复合材料结构。然后，考虑到遭受冲击的部位的随机性，把冲击损伤引入到结构中的最危险部位，这对设计是偏安全的。这样就把冲击影响限制在局部范围内，使复合材料结构可以在整体上大大提高其工作应变，这必将大幅度减轻结构重量。

鉴于复合材料结构的分析方法还不够成熟，分析的精度还不能令人满意，因此，复合材料结构的完整性验证显得尤为重要。

试验完成后由试验承担单位编写疲劳和损伤容限试验的试验报告，报告包括试验总情况及进展情况，其主要内容为：

①试验目的、试验内容、试验依据及试验进展情况；

②试验方法、试验设备、试验载荷谱、加载方法；

③试验结构在试验中出现的故障或损伤及对应的载荷循环数，损伤的部位及尺寸大小、方向和起止点．裂纹扩展规律；

④剩余强度试验载荷、结论；

⑤试验件修理情况；

⑥试验结果、结论，对批量生产件必须更改的建}义，对各种特殊破坏进行讨论，报告

附略图及照片。2100433B

有关复合材料的疲劳损伤模型大致可以分为三类：第一类模型不考虑实际的性能劣化机理，使用S－N 曲线或类似的图，提供若干疲劳破坏准则；第二类是剩余刚度或剩余强度的表象模型；第三类是损伤发展模型，使用一个或多个可测的能衡量损伤情况的变量。2100433B