Способ задержки роста усталостных трещин

 

1.-СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, включающий выполнение на концах трещины отверст установкув отверстия крепежных эл ментов с радиальным натягом и их осевую стяжку, отличающий с я тем, что, с целью увеличения с ка службы изделия, вокруг треущны. со стянутыми крепежными элементами последовательно выполняют дополнительные отверстия, вставляют, в отверстия начиная с наиболее удаленных от концов,трещины крепежные элементы с радиальным натягом и производят их осевую стяжку. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем,,что расстояния между центрами соседних дополнительных отверстий не более трех, диаметров этих отверстий. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т ли чающийся тем, что диаметр дополнительных отверстий (t) и расстояние (R) от центра дополнительного отверстия, ближайшего к концу трещины, до центра отверстия, вьтолненного на конце трещины, определяют из следующих соотношений: 0,5с, i , д - диаметр отверстия на конце трещины. г.1

(19) () I) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я)4 В 23 P 6 04 (гф Ф I ) Р

4 с

„А (5

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) .3.746532/25-27 (22) 30. 05. 84 (46), 15.11.85. Бюл. N - 42 (7 1) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е.Жуковского

:(72) А.Г.Гребеников, А.М.Тимченко,,Э.Д.Голод, С.В.Трубаев, В.Н.Стебенев-и Е.Т.Василевский. .(53) 621.6.004.6 (088.8) (56) Патент США N - 3469305, кл. 29-527.4, 1969.

Авторское свидетельство СССР

N - 725826, кл. В 23. Р 6/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1054006, кл. В 23 P 6/04, 1982.

Патент США В 4247973, кл.. В 23 P 6/04, опублик. 1981.. (54) (57) 1. CHOCQS ЗАДЕРЖКИ РОСТА

УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН, включающий выполнение на концах трещины отверстий, установку в отверстия крепежных элементов с радиальным натягом и их осевую стяжку, о т л и ч а ю щ и и —, с я тем, что, с целью увеличения срока службы изделия, вокруг трещины со стянутыми крепежными элементами последовательно выполняют дополнительные отверстия, вставляют в отверстия .начиная с наиболее удаленных от концов, трещины крепежные элементы с радиальным натягом и производят их осевую стяжку.

2. Способ по п.1, отличаюшийся тем,,что расстояния между центрами соседних дополнительных отверстий не более трех. диаметров этих отверстий.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся. тем, что диаметр дополнительных отверстий (d,) и расстояние (R) от центра дополнительного отверстия, ближайшего к концу трещины, до центра отверстия, выпол" ненного на конце трещины, определяют из следующих соотношений:

Л; -0,50 д й<3г1, где 30 — диаметр отверстия на конце трещины.

I 1191247

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам ремонта трещин, и может быть использовано в ремонте авиационной техники.

Цель изобретения — увеличение срока службы изделия, что достигается выполнением вокруг трещины, в концах которой в отверстиях вставлены с радиальным натягом и стянуты крепежные элементы, дополнительных от- 10 верстий с вставлением в них начиная с наиболее удаленных от концов трещины крепежных элементов с радиальным натягом и последующей их осевой стяжкой. 15

Расстояние между центрами соседних дополнительных отверстий может быть не более трех диаметров этих отверстий.

Диаметр дополнительных отверстий 20 и расстояние R от центра дополнительного отверстия, ближайшего к концу трещины, до центра отверстия, выполненного на конце трещины, определяют из соотношений: ; 25

4; 0,5 д,;

J л, <3 где Π— диаметр отверстий на конце трещины.

Для листовых деталей толщиной о = 1,0-8 мм из алюминиевых сплавов оптимальный диаметр отверстия в вершине трещины составляет не менее двух толщин листа.

Дополнительные отверстия, расположенные вокруг траектории усталостной трещины, смещают (вытесняют)поток эксплуатационных напряжений за пределы участка конструкции с усталостной трещиной и тем самым уменьшают их концентрацию перед вершиной трещины.

45

Крепежные элементы, установленные с радиальным натягом и осевой стяжкой в эти отверстия, формируют поля постоянных остаточных деформаций и напряжений, затухающие по мере удаления от стенок отверстий.

Поскольку все дополнительные от-, верстия расположены на расстоянии 33;, т.е. в пределах действия полей напряжений от соседних. крепежных элементов, то поля накладываются и взаимно усиливаются, а при ,:последовательной установке крепежных элементов с радиальным натягом и затяжкой наибольшая интенсивность деформаций и напряжений сжатия дос- тигается у отверстий, расположенных рядок с концом трещины.

Таким образом, перед крепежным элементом, установленным в отверстие рядом с концом трещины, усиливаются интенсивность постоянных остаточных напряжений сжатия, способствующих уменьшению амплитуды эксплуатационных напряжений на участке трещины, и, как следствие, к. повышению остаточной усталостной, долговечности участка конструкций, поврежденного трещиной.

Ограничения по диаметру (;) и расположению (R) отверстий под крепежные элементы рядом с концом трещины вызваны уменьшением эффективности влияния радиального натяга и осевой стяжки на интенсивность начальных деформаций перед вершиной трещины при несоблюдении указанных условий.

На фиг. 1 — участок листовой детали, с усталостной трещиной, рост которой предотвращен установкой с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежных элементов в выполненные на концах трещины отверстия, общий вид; на фиг. 2 — участок листовой детали после применения предлагаемого способа задержки роста усталостных трещин, общий вид; на фиг. 3 и

4 — варианты расположения крепежныхэлементов вокруг траектории трещины.

Предлагаемый способ задержки роста трещин осуществляют следующим образом.

Назначают параметры отверстий и крепежных элементов, необходимых для реализации способа. В вершинах трещины выполняют отверстия и устанавливают с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежные элементы.

Намечают положение центров отверстий по обе стороны траектории трещины.

Сверлением и развертыванием выполня— ют отверстия, наиболее удаленные от концов трещины. Устанавливают в них с радиальным натягом и осевой стяжкой крепежные элементы. Выполняют следующие отверстия и также с радиальным натягом и затяжкой устанавливают- в них крепежные элементы.

Крепежные элементы необходимо устанавливать с reoMeтрическим радиальным натягом не менее 17 d

3 11

Экспериментальное исследование эффективности предлагаемого способа задержки роста трещин проведено на плоских однооснонагружаемых образцах из алюминиевого сплава Д16АТл2,0 с центрально расположенной трещиной длиной 2 Fö = 30 мм.

Исследованы две серии образцов.

На образцах первой серии (по известному способу) в вершинах трещин выполняли сверлением и развертыванием отверстия ф 5,82+0,01 мм. По кромкам о отверстий снимали фаски 0,2 60

Запрессовывали в эти отверстия корпуса "джо"-болтов ф 5,95+0,02 мм (заклепок высокого. сопротивления срезу для постановки с односторонним подходом, OCT 1. 11200-73).

91247

На образцах второй .серии (по изобретению), кроме "джо"-болтов в вершинах трещины выполняли по четыре ряда дополнительных отверстий

6 5,05 мм по обе стороны траектории трещины. Отверстия образуют в плоскости образца равнобедренный треугольник с основанием на трещине.

В отверстия устанавливали и раскле10 пывали на прессе заклепки АНУОЗОО-5-8, высота замыкающих головок

2,5 мм, диаметр 8 мм.

Анализ результатов усталостных испытаний образцов показывает, что

15 период задержки роста усталостных трещин на образцах по изобретению больше в среднем в 5,4 раза чем . на образцах но известному способу.

1191247

Составитель Ф. Конопелько

Редактор Л.Пчелинская Техред M.Ãåðãåëü- Корректор О.Луговая

Заказ 7060/ 13 . Тираж 1085 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4