Способ задержки роста усталостных трещин

 

Изобретение относится к области ремонта, в частности к способам задержки роста усталостных трещин, и может найти применение при ремонте элементов авиационных конструкций. Целью изобретения является повышение эффективности задержки страгиванкя трещины. Для этого сверлят отверстия 3, 4 и 5 за VI перед вершиной трещины. Располагают оси отверстий 6 и 7 каждой пары отверстий 3 и 4 симметрично ili вершине трещины ка. одной прямой, ориентированной под углом 45 к плоскости трещины. Подвергают элемент 1 конструкции растяжению, фиксируют нагрузку, при которой происходит раскрытие берегов трещины 2. Увеличивают нагружу в три раза по отношению к усилию растяжения, Лапее проводят растяжение элемента 1 вдоль линий , расположенных под углом 45 к плоскости трещины 2. Осуществляют локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины. Устанавливают в отверстия 3 и 4 крепежные элементы, а перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание между отверстиями 3-5 и 5-4, осуществляя в пространстве пересечение стяжных элементов. Осуществление растяжения позволяет -реализовать пластическое затупление вершины трещины, а также создать поле остаточных сжимающих напряжений перед вершиной трещины. 4 ил. (Л со о оь оо 4ib СлЭ

СОЮЗ GOBETCHHX Я

РЕСПУБЛИН! ае 01) 343 А1 др В 23 Р 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4099039/40-27 (22) 28.07,86 (46) 15.01.88. Бюл. N - 2 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) А.А.Шанявский (53) 621.6.004.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 819193, кл. С 21 D 7/02, 1981. (54) СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН (57) Изобретение относится к области ремонта, в частности к способам задержки роста усталостных трещин, и может найти применение при ремонте элементов авиационных конструкций.

Целью изобретения является повышение эффективности задержки страгивания трещины. Для этого сверлят отверстия

3, 4 и 5 за и перед вершиной трещины.

Располагают оси отверстий 6 и 7 каждой пары отверстий 3 и 4 симметрично вершине трещины на. одной прямой, ори" о ентированной под углом 45 к плоскости трещины. Подвергают элемент 1 конструкции растяжению, фиксируют . нагрузку, при которой происходит раскрытие берегов трещины 2. Увеличивают нагрузку в три раза по отношению к усилию растяжения. Далее проводят растяжение элемента 1 вдоль.ли- .

О ний, расположенных под углом 45 к плоскости трещины 2. Осуществляют локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины. Устанавливают в отверстия 3 и 4 крепежные элементы, а перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание между отверстиями 3-5 и 5-4, осуществляя в пространстве пересечение стяжных элементов. Осуществление растяжения позволяет реализовать пластическое затупление вершины трещины, а также создать поле остаточных сжимающих напряжений перед вершиной трещины.

4 ил.

1366

Изобретение относится к машиностроению, направлено на продление срока службы деталей и элементов конструкций с усталостными трещинами и может быть использовано при ремонте элементов авиационных конструкций.

Целью изобретения является повы шение эффективности задержки за счет реализации пластического затупления вершин усталостной трещины вдоль всего ее фронта и наведения остаточных напряжений сжатия перед вершиной трещины по всей толщине элемента.

На фиг. 1 представлен элемент кон- 1, струкции с отверстиями у вершины трещины", на фиг. 2 — схема формирования зон пластической деформации перед вершиной трещины; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1 элемента конст- 20 рукции со стяжными и крепежными элементами; на фиг. 4 — схема изменения перемещений в вершине трещины при растяжении элемента конструкции в направлении, перпендикулярном плос- 25 кости трещины.

Пример. В элементе 1 конструкции толщиной 7 мм из алюминиевого сплава АК6 с усталостной трещиной 2 выполняют отверстия 3, 4 и 5 соот- 30 ветственно перед и за вершиной :.рещины 2 по обе стороны трещины 2 и по одной прямой, перпендикулярной плоскости трещины 2, располагая оси 6 и 7 каждой пары отверстий 3 и, 4 симметрично вершине трещины на одной прямой, ориентированной под углом 45 к плоскости трещины 2, а также сверлят отверстия 5 в плоскости, проходящей через вершину трещины 2. Элемент

1 конструкции подвергают растяжению, прикладывая нагрузку в плоскости, проходящей через вершину трещины 2.

О начале перемещения берегов усталостной трещины 2 и ее раскрытии, соответствующем достижению усилия

P, = 1200 кг, раскрывающего трещину

2, судят по перемещению стрелки 8 на шкале 9. Увеличивают растягивающее усилие в три раза до.3600 кг по отношению к усилию P, = 1200 кг и снимают нагрузку. Далее проводят растяжение с усилием 3P = 3600 кг элемента 1 конструкции между отверстиями 3, затем между отверстиями 4 вдоль линий, расположенных под углом о

45 к плоскости трещины 2. Осуществляют локальное пластическое деформирование эоны расположения трещины

343 2

2 в направлении, перпендикулярном плоскости элемента, а отпечатки (не показаны) располагают в два ряда по обе стороны трещины 2 и параллельно ей. Устанавливают в отверстия 3, 4 и

5 крепежные элементы 10 и 11, а перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание крепежа 10 с помощью шайб 12, расположенных под головками крепежа 10, 11, и тяг 13, имеющих противоположную нарезку, которые размещают внутри стягивающей гайки 14.

Стягивание крепежа 10 проводят параллельно поверхности элемента 1, расположенного с разных сторон трещины 2, между отверстиями 3-5 и 5-4, осуществляют пересечение в пространстве стяжных элементов 12, 13 и

14, расположенных с разных сторон элемента 1.

Выполнение отверстий симметрично вершине трещины по обе стороны от плоскости трещины позволяет в последующем осуществить растяжение элемента в трех направлениях, ориентио рованных под углом 45 одно к другому. Осуществление растяжения с усилием, равным тройной величине усилия раскрытия вершины трещины вдоль всех трех направлений, позволяет реализовать пластическое затухание вершины трещины, а также создать поле ос таточных сжимающих напряжений перед вершиной трещины в зоне ее предполагаемого распространения на всю толщину элемента. Локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины позволяет сблизить. ее берега и создать остаточные напряжения сжатия вдоль всей плоскости трещины.

Осуществление попарного стягивания крепежа позволяет компенсировать растягивающие эксплуатационные эквивалентные напряжения, а расположение стяжных элементов с разных сторон элемента с их пересечением в пространстве позволяет реализовать продольный сдвиг в плоскости трещины и осуществить торможение трещины за счет контактного взаимодействия ее берегов.

Изобретение позволяет создать поле сжимающих остаточных напряжений вдоль всего контура трещины и перед ее вершиной вдоль всего ее фронта и на всю толщину сечения элемента конструкции, а также частично компенсировать растягивающие эксплуатацион20

3 13663 ные усилия. Задержка страгивания по сравнению с известным способом весьма существенна, поскольку позволяет. увеличить в несколько раз количество циклов до момента начала движения

5 трещины. При этом скорость движения после страгивания трещины существенно ниже - более чем в 3 раза ниже, чем по известному способу. В результате использование способа позволяет увеличить период эксплуатации элемента конструкции с усталостной трещиной до достижения ею критического размера и увеличить период надежной работы конструкции между осмотрами без снижения уровня требуемой безо-. пасности при реализации эксплуатации конструкции по принципу безопасного повреждения.

Формула изобретения

Способ задержки роста усталостных трещин, заключающийся в том, что ,осуществляют локальное пластическое 25 деформирование зоны расположения трещины в направлении, перпендикулярном плоскости элемента, а отпечатки располагают в два ряда по обе стороны трещины и параллельно ей, о т — Зп л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности задержки.страгизания трещины за счет реализации пластического затупления вершины усталостной трещины всего ее фронта и наведения остаточных нап43 ряжений сжатия перед вершиной трещины по всей толщине элемента, перед локальным пластическим деформированием в элементе по обе стороны трещины и по одной прямой, перпендикулярной плоскости трещины, сверлят отверстия перед и за вершиной трещины, располагая оси каждой пары отверстий симметрично вершине трещины на одной прямой, ориентированной под углом с 1

45 к плоскости трещины, а также сверлят отверстия в плоскости, проходящей через вершину трещины, подвергают элемент растяжению перпендикулярна плоскости трещины, фиксируют растягивающее усилие, раскрывающее вершину трещины, продолжают растяжение с усилием, в три раза большим усилия раскрытия трещины, снимают нагрузку, осуществляют растяжение элемента вдоль одной и вдоль другой линии, проходящей под углом 45 к плоскости трещины через ее вершину с усилием, равным усилию растяжения элемента перпендикулярно плоскости трещины, а после локального пластического деформирования устанавлйвают в отверстия крепежные элементы, перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание крепежа параллельно поверхности элемента, расположенного с разных сторон от трещины в отверстиях перед вершиной и в плоскости трещины, а также в плоскости вершины трещины и за вершиной трещины.

1366343 д 14

МЪлиР>0 Составитель З.Хаустова

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор И.Рыбченко

Заказ 6734/14

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Л ремгщьмие

Яика@

Тираж 920 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

lI