题目：某型直升机座舱有机玻璃力学损伤失效研究

 

针对某型直升机服役过程中出现的座舱有机玻璃力学性能损伤失效的现象，本文以该型直升机座舱有机玻璃件为研究对象，研究了自然环境因素和使用环境因素对座舱有机玻璃损伤失效的作用。

本文研究了自然环境因素中的湿、热、紫外线对有机玻璃老化的影响，通过考察大量前人的研究成果，并对部分试验就行了验证，得出自然环境导致有机玻璃主要为物理和化学作用。其中热老化主要是指有机玻璃大分子中的酯基（-COOCH3）侧键容易从聚合物中断裂出来，从而形成小分子物质使其力学性能降低。有机玻璃湿老化主要是PMMA高分子链的主链上的易水解基团的水解，水分子使大分子和超大分子之间的作用力相对减小，并且提高了大分子结构单元的流动性，降低了大分子的有效缠结密度，又水分子可以渗入到材料内部，积聚形成水泡，最终降低了有机玻璃的力学性能。有机玻璃光老化是因为光线中波长为290nm～330nm的紫外线照射有机玻璃，聚合物分子吸收光量子后变成“富能”或“激态”分子，分子必须吸收“活化能”能量才能发生反应。当激发能达到活化能，键发生断裂，PMMA分子就解离而产生自由基，降低机械性能。

本文分析了带裂纹的航空有机玻璃的动力学特性。典型直升机振动环境特征是振动是由随机振动和由于旋翼周期旋转引起的正弦激励振动的叠加。本文先用有限元软件分析了带裂纹的有机玻璃件固有频率和模态振型，用模态分析的结果进行典型振动环境的振动分析。为便于进行有限元分析，根据能量相等原则将正弦振动转换为一定频域内地窄带及其谐波的随机振动与宽带随机振动地叠加，将上述功率谱密度曲线作为输入激励，分析了随机激励输入后结构的速度、位移、应力、加速度等的相应功率谱密度曲线。以及激励方向对响应的影响，并探索了结构1ð统计应力及其随着裂纹扩展的变化情况。