Способ задержки роста усталостных трещин

 

Изобретение относится к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности работы детали. В вершинах трещины выполняют отверстия,в которые устанавливают болты. По обе стороны детали и вокруг трещины создают равномерно распределенные напряжения сжатия σ<SB POS="POST">сж</SB> = 0,5-0,7σ<SB POS="POST">кр</SB> по кривой замкнутой линии. Последняя представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющей концы трещины, на расстоянии L ,определяемом из следующих соотношений: 1,5 R≤L*982,5 R , где σ<SB POS="POST">кр</SB> - критическое напряжение разрушения детали с трещиной, кг/мм<SP POS="POST">2</SP>, R - длина пластически деформированной зоны, мм. При этом равномерно распределенные напряжения сжатия достигаются посредством прижатия с обеих сторон чашеобразных элементов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1496980

А1 (51) 4 В 23 P 6/04

ЕГДВЗР рЯ щП З ;,Ь,"" ::IQ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4354239/30-27 (гг) 31.12.87 (46) 30,07.89, Бюл. ¹ 28 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) В.А. Ульянов и А.Э. Бойченко (53) 658.588,8(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР .N 725862, кл. В 23 Р 6/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1191247, кл. В 23 Р 6/04, 1984. (54) СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН (57) Изобретение относится к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций, Цель изобретения - уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветИзобретение относится к ремонтновосстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности детали в работе.

На фиг. 1 изображена V -образная трещина е засверленными отверстиями в вершинах; на фиг. 2 — участок листовой детали после установки крепеж2 вленными трещинами и увеличение надежности детали в работе. В вершинах трещины выполняют отверстия, в которые устанавливают болты. По обе стороны детали и вокруг трещины создают равномерно распределенные напряжения сжатия 5 „,= 0,5-0,7 Г„ по кривой замкнутой линии. Последняя представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющей концы трещины, на расстояние 1, определяемое из следующих соотношений: 1,5R = - 1 2,5R, где(„ критическое напряжение разрушения детали с трещиной, кгс1мм, R — длина пластически деформированной зоны, мм. При этом равномерно распределенные напряжения сжатия достигаются посредством прижатия с обеих сторон чашеобразных элементов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. ных элементов, вид сверху; на фиг.3 сечение А-А на фиг. 2.

Способ задержки роста усталостных разветвленных трещин в листовых деталях осуществляется следующим образом.

В ремонтируемой листовой детали

1 с V -образной или паукообразной трещиной 2 по длине пластически деформированной зоны К просверливают отверстия 3 диаметром не менее толщины детали, что позволяет ликвидировать участок с дефектной структурой.

Затем устанавливают чашеобразные эле- менты 4 (с просверленными отверсти0

3 149698 ями, совпадающими с отверстиями в вершинах трещины), перекрывающие зоО ну пластической деформации и локализующие область действия ветвей сложной трещины 2, HcTBBJIRIQT крепежные болты 5, проходящие через отверстия листовой детали и чашеобразных элементов, и затягивают их гайками 6 до достижения сжатия 6 = 0,5-0,7G„, 10

Для более надежной работы под чаше. образные элементы устанавливают цилиндрические пружины 7, создающие также крутящий момент в вершинах трещины, ослабляющий влияние внешней 15 циклической нагрузки и способствующий возникновению эффекта самоторможения усталостной трещины, Как показали лабораторные испытаl. ния, создание rio кривой замкнутой ли-20 нии, которая представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соединяющей концы трещины, напряжения сжатия °

G 0,56 не обеспечивает надежной блокировки сложной разветвленной трещины от воздействия внешней циклической нагрузки. Это приводит к раскрытию, росту трещины, что в конечном итоге приводит к выбраковке, Увеличе- 30 ние же напряжения сжатия, создаваемого чашеобразными элементами,б,„,)0,70к при длительных знакопеременных внешних чагрузках способствует росту зародышевых трещин вблизи чашеобразных элементов и разветвленной трещины.

Как известно, на концах трещин образуется зона повышенной опасности дальнейшего развития и зарождения вторичных трещин, которая определяет-.40 ся расчетным путем и обозначается радиусом R. Как показали испытания при величине 1 < 1,5R нет надежной блокировки кбНцов трешины, При

1 ? 2 5R за счет значительного уве- 45 личения длины линии приложения распределенных напряжений сжатия резко возрастают энергетические затраты для создания необходимых распределенных напряжений сжатия, что нецелесообразно.

Пример. Проведено исследование образца — эл мента металлической конструкции с М -образной трещиной длиной по ветвям L = 40 мм, с толщиной листо ой детали Н = 6 мм, б „р

14 кгс/мм, радиусом зоны пластической деформации по направлению развития трещины R = 6,5 мм, с приложени- ем внешних циклических эксплуатационных напряжений G = 5,0-7,0 кгс/мм2.

Засверливают в вершинах разветвленной трещины отверстия не менее толщины листовой детали с увеличением на 2-3 мм, чтобы выбрать всю зону вокруг конца трещины с дефектной структурой. Диаметр отверстий равен

8 мм. Соединяют вершины 7 -образной трещины и получают треугольник (фиг. 2). Перпендикуляры, проведенные из середин его сторон, пересекаются в точке, служащей центром описанного вокруг него круга с радиусом К к„= 23 мм. От этого круга ча расстоянии 1 выбирается линия приложения действия чашеобразных элеменТоН по созданию распределенных сил сжатия, Радиус чашеобразных элементов выбирается из соотношения К„,,ш

= R „> + 1, rpe 1 выбирают из соотношенйя 1,5R «< 1 (2,5R; 1 = 2R =

2 х .6,5 = 13; тогда RL„„ „ = R +

+ 1 = 36 мм. ивы .к

Чашеобразные элементы диаметром

72 мм, толщиной 3 мм, высотой 15 мм прикладывают с обеих сторон листовой детали и крепежными элементами (болтами диаметром 8 мм с применением цилиндрических пружин ф 12 мм) затягивают гайками до создания нанапряжения сжатия б,к = 7,010,0 кгс/мм, Края чашеобразных элементов, соприкасающихся с поверхностью листовой детали, выполнены по радиусу r = l,5 мм.

Анализ результатов усталостных испытаний элемента металлической конструкции показал надежную блокировку трещины и зоны, прилегающей к ней, от воздействия внешних циклических напряжений, Период роста усталостных трещин на образцах с применением предлагаемого способа больше в 1,3-1,5 раза, чем с применением известного способа. формула изобретения

1. Способ задержки роста усталостных трещин в листовых деталях, включающий выполнение в вершинах трещины отверстий, установку в отверстия крепежных элементов и"их затяжку, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленны1

MH трещинами и увеличения надежности пряжения сжатия Qúi,. —— О 56 — 0 7 в работе, в процессе затяжки по обе где С, — кри ическое напряжение стороны детали вокруг трещины и в разрушения детани с трещиной, кгс/мм . зоне, ограниченной кривой, равноуда5 ленной от линии, соединяющей концы 2. Способ по и, 1, о тл ич атрещины, на расстояние 1, определя- ю шийся тем, что для создания емой из соотношения 1,5R < 1 2,5R, равномерно распределенных напряжений где R — радиус зоны пластической сжатия используют злементы с размерадеформации в вершинах трещины, ср- 10 ми, соизмеримьмп с зоной пластической здают равномерно распределенные на- деформации и длиной ветвей трещины.

Составитель Л. Назарова

Редактор И. Рыбченко Техред М,Дидык Корректор II. Шароши

Заказ 4376/17 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101