Mapowanie wiedzy na temat współdziałania różnorodnych przyczyn katastroficznego rozwoju pęknięć w samolotach jako sposób na poprawę jakości ich projektowania, wykonania i niezawodności eksploatacyjne

• Autorzy: Dzidowski E. , Dzidowski A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2017.12.5

Warianty tytułu

EN

Mapping knowledge about interaction of various reasons for catastrophic fracture development in airplanes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wiedza na dany temat oznacza m.in. rozumienie zasad działania mechanizmu określonego zjawiska oraz umiejętność odpowiadania na pytanie - dlaczego? W rozważanym tu przypadku idzie o wiedzę na temat przyczyn katastrof lotniczych, spowodowanych rozwojem pęknięć zmęczeniowych w materiałach stosowanych na poszycie samolotów. Wiele wskazuje na to, że związane z tym problemy wynikały głównie ze stosowania nieodpowiedniej lub nieaktualnej filozofii projektowania samolotów. Ostatnia z tych filozofii nie uwzględniała np. wielomiejscowego rozwoju krótkich pęknięć zmęczeniowych i ich nagłego łączenia się z pęknięciem dominującym, uważanym powszechnie za najbardziej istotne. Taki stan rzeczy sprawiał, że samoloty ulegały katastroficznemu zniszczeniu dużo wcześniej niż zakładał projekt. Rozwiązanie tego problemu wymaga zarówno głębszego zrozumienia złożoności przyczyn przyśpieszonego rozwoju pęknięć zmęczeniowych, jak też szerszej popularyzacji wiedzy na ten temat. Dlatego też zasadniczym celem niniejszego opracowania jest wskazanie narzędzi, które ułatwiają takie rozumienie oraz popularyzację i innowacyjne stosowanie wiedzy na powyższy temat. Narzędziami tymi są: mapowanie wiedzy oraz mapy mechanizmów pękania. Przedstawiono wyniki mapowania wiedzy na temat dotychczasowych filozofii projektowania samolotów oraz omówiono możliwości likwidacji aktualnej luki pomiędzy teorią i praktyką. Wskazano przy tym na potrzebę i znaczenie nowych kryteriów oceny i przewidywania wytrzymałości blach cienkich, osłabionych otworami pod nity. Ponadto, wykazano korzyści wynikające ze stosowania map określających obszary przyśpieszonego zarodkowania pęknięć wskutek frettingu oraz mapy zarodkowania i rozwoju pęknięć wskutek frettingu połączonego ze zmęczeniem. Znajomość takich map umożliwia bowiem opóźnianie rozwoju wielomiejscowych pęknięć zmęczeniowych, stanowiących aktualny problem lotnictwa, a w szczególności problem związany z bezpieczeństwem samolotów długo używanych. Zwrócono również uwagę na potrzebę interdyscyplinarnego podejścia do niezawodności samolotów, zarówno w fazie ich projektowania, wytwarzania, jak i eksploatacji.

EN

Knowledge about a certain subject means the ability to understand operating principles (e.g. the mechanism of a specific phenomenon), and to answer the question: why? In the case considered here, it stands for knowledge about nucleation and the catastrophic development of multi-site fatigue cracks. The issue lies in the fact that the classical fatigue crack theory has been applied too frequently in an idealistic manner. In other words, the presence of post-production cracks, as well as the presence of short (and allegedly safe) multi-site operational cracks has been disregarded or omitted in principle. Consequently, the basic objective of this paper is to indicate a tool which facilitates removal of the gaps between theory and practice, and enables knowledge to be applied in order to improve airplanes’ resistance to the catastrophic development of multi-site fatigue cracks. The tool mentioned above is knowledge mapping which makes it possible to identify the gaps between theory and practice. The development of airplane design philosophy serves as an example showing how fruitful finding such gaps, evaluating their consequences, and – subsequently – removing those consequences can be. As regards aviation, the current gap results from the lack of theory for multi-site development of short (and allegedly safe) cracks and the lack of theory for those cracks linking up with the lead crack which so far has been considered to be fully controllable. Unfortunately, those allegedly safe (as they are short) multi-site cracks may rapidly link up with the lead crack which results in a catastrophic damage to the airplane fuselage before expiry of the expected deadline for its safe operation. The paper presents a test to fill the gap specified above by means of Feddersen’s engineering method which allows for determining the residual strength of panels containing multi-site fatigue cracks and by means of the intuitive Swift’s criterion, specifying the conditions for multi-site cracks linking up with the lead crack. This is followed by an important role of fretting and corrosion as factors expediting nucleation and the development of multi-site fatigue cracks. Simultaneously, the utility of fretting maps and maps showing the interaction between fretting and fatigue has been proven, as these maps offer an opportunity to understand both the specific character and the mutual connections among those phenomena, and make it possible to determine the directions of the activities delaying the development of multi-site fatigue cracks.

Słowa kluczowe

PL

samoloty; wielomiejscowe pękanie zmęczeniowe; wiedza; mapowanie; innowacje; zapobieganie

EN

airplanes; multi-site fatigue cracks; knowledge; mapping; innovations

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 62, nr 12
• Strony: 24--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Dzidowski E.

• Politechnika Wrocławska, Wydział mechaniczny, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Dzidowski A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Baldwin D. A. 2014. “The continuum of understanding". http:// www.davebaldwinconsalting.com/UnderstandingContinuum. html (dostęp: 15.11.2017).
• [2] Bellinger Nicholas C., Jerzy P. Komorowski. 1997. Implications of corrosion pillowing on the structural integrity of fuselage lap joints. W Proceedings of the FAA-NASA symposium on the Continued Airworthiness of Aircraft Structures, 391-402.
• [3] British Standard BS 5760. 1996. Reliability of Systems, Equipment and Components, 44. Part I. Dependability programme elements and tasks, London BS Ltd.
• [4] Dzidowski Edward S. 2013. “The effect of secondary metalworking processes on susceptibility of aircraft to catastrophic failures and prevention methods". Archives of Metallurgy and Materials 58 (4): 1207-1212.
• [5] Dzidowski Edward S., Adam Dzidowski. 2014. Zarządzanie wiedzą o mechanizmach uszkodzeń jako sposób na osiąganie jakości i niezawodności oraz redukcję ich kosztów. W Zarządzanie Operacyjne w Teorii i Praktyce, Systemy Techniczne i Społeczne, 149-164. Gdańsk.
• [6] Dzidowski Edward S., Adam Dzidowski. 2015. "Mapowanie wiedzy o mechanizmach umacniania metali jako sposób na innowacyjne projektowanie i wytwarzanie blach karoseryjnych". Rudy i Metale Nieżelazne, Recykling 60 (11): 610-619.
• [7] Dzidowski Edward S., Adam Dzidowski. 2007. Problemy pro niezawodnościowego kształcenia inżynierów. W I Kongres Mechaniki Polskiej, KMP 2007
• [Dokument elektroniczny. Red. Kubik J., Kurnik W., Nowacki W. K.] Warszawa, 28-31 sierpnia Warszawa: Oficyna Wydaw. Pol.Warsz. Referat zamieszczony na CD-ROM-ie.
• [8] Ebener Steeve. 2006. “Knowledge mapping as a technique to support knowledge translation". Bulletin the World Health Organization 84: 636-642.
• [9] Feddersen Charles E. 1971. Evaluation and prediction of the residual strength of center cracked tension panels. W Damage Tolerance in Aircraft Structures, STP 485, 50-78. ASTM.
• [10] Fouvry Siegfried., V. Fridrici, C. Langlade, Ph. Kapsa, L. Vincent. 2006. “Palliatives in fretting: A dynamic approach". Tribology International 39: 1005-1015.
• [11] Fouvry Siegfried., Philippe.Kapsa, Leo Vincent. 2006. Fretting -Wear and fretting-fatigue: Relation through a mapping concept. W Fretting fatigue: current technology and practices STP1367, 49-64. ASTM.
• [12] Fouvry Siegfried., K. Kubiak. 2009. "Development of a fretting-fatigue mapping concept: Impact of material properties and surface treatments". Wear 267 (12): 2186-2199.
• [13] Goranson Ulf G. 2007. Damage tolerance-facts and fiction. W International Conference on Damage Tolerance of Aircraft Structures, 1-58. Delft Technical University.
• [14] Palady P. 1998. Failure modes and effects analysis, 173. Published by Practical Applications, An Independent Company. USA.
• [15] Schijve J. 1992. Multiple-site-damage fatigue of riveted joints. W International Workshop on Structural Integrity of Aging Airplanes. Atlanta, Georgia.
• [16] Swift Thomas. 1993. Widespread fatigue damage monitoring - issues and concerns. W 5th International Conference on Structural Airworthiness of New and Aging Aircraft, 829-870, Hamburg.
• [17] Swift Thomas. 1987. Damage tolerance in pressurized fuselages. W 11th Plantema Memorial Lecture, Presented at the 14th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue, 1-63. Ottawa, Canada.
• [18] Wanhill R. J. H. 2002. Milestone case histories in aircraft structural integrity. W Structural integrity assessment-examples and cause studies, of the Elsevier Science treatise “Comprehensive Structural Integrity", 1-25. NLR-TP-2002-521, Vol. 1.
• [19] Waterhouse R. B. 1981. Fretting Fatigue. Applied Science Publishers.