Способ торможения трещины в тонколистовом элементе конструкции

 

Изобретение относится к восстановлению и ремонту изделий , в частности, предназначено для торможения роста трещин, расположенных в труднодоступных для ремонта местах элементов конструкций из листового материала. Цель изобретения - расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работ местах. Зоны трещины подвергается механической обработке. Осуществляют нанесение выходящего на трещину надреза перпендикулярно направлению ее роста в зоне O≤D/L≤1/2, причем 1≤D/L≤7,5, где D - длина надреза

L - расстояние от надреза до вершины трещины

α - длина трещины. Если позволяет расположение трещины на детали, возможно нанесение нескольких надрезов вдоль трещины перпендикулярно направлению ее роста. С нанесением надреза при упомянутых условиях концентрация напряжения падает, прочность детали растет. При циклических нагрузках это приводит к замедлению скорости развития трещины, т.е. к увеличению долговечности конструкций с трещиной. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1500458 А ) (51) 4 В 23 Р 6/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4365314/31-27 (22) 30.11.87 (46) 15.08.89. Бюл. Р 30 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола

; (72) А.В.Колесов и К.И.Гумеров ,(53) 658.588.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1136920, кл. В 23 P 6/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1232452, кл. В 23 P 6/04, )985. (54) СПОСОБ ТОРИОЖЕНИЯ ТРЕ1!1ИНЫ В

ТОНКОЛИСТОВОИ ЭЛЕИЕНТЕ КОНСТРУКЦИИ (57) Изобретение относится к восста.новлению и ремонту изделий, в частности предназначено для торможения роста трещин, расположенных в труднодоступных для ремонта местах элементов конструкций из листового материала. Цель изобретения — расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения

Изобретение относится к восстановлению и ремонту изделий, в частности, предназначено для торможения роста трещин, расположенных в труднодоступных для ремонта местах элементов конструкций из листового материала.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работ местах. роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работ местах. Зона трецины подвергается механической обработке. Осуществляют нанесение выходящего на трещину надреза перпендикулярно направлению ее роста в зоне О 1/g — 1/2, причем

1 d/1 - 7,5, где d — длина надреза;

1 — расстояние от надреза до вершины трещины; К, — длиыа трещины. Если позволяет расположение трещины на детали, возможно нанесение нескольких надрезов вдоль трецины перпендикулярно направлению ее роста ° С нанесением надреза при упомянутых условиях концентрация напряжения падает, прочность детали растет. При циклических нагрузках это приводит к замедлению скорости развития трещины, т.е. к увеличению долговечности конструкций с трещиной. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

На фиг.1 изображена реализация способа для торможения трецины; на фиг.2 — реализация способа для торможения трещины в зоне ограниченной доступности (заштрихована недоступная зона); на фиг.3 — реализация способа с использованием нескольких надрезов; на фиг.4 — зависимость между расстоянием от вершины трещины до середины изохромы и его порядком.

Границы соотношения размер надреза — расстояние от вершины трещины были определены иэ данных эксперимен3 150045 та на моделях их фотоупругого материала ЭД-6М. Была изготовлена пластина из этого материала длиной 200 мм, шириной 30 мм, толщиной 4 мм. На пластину наносится краевой надрез длиной 12 мм - эмитирующий трещину, Изготовленная модель была нагружена статичной растягивающей силой Р

= 460 Н. С данной модели была снята 10 картина изохром. На указанной модели на расстоянии 1 = 2 мм от вершины " трещины дополнительно была нанесены два надреза длиной d = 5, 5 мм, BbIxoдящие на трещину и перпендикулярные ей. Данная модель была нагружена аналогичной силой . После этого длину надрезов постепенно увеличивали до

d = 15 мм. При этом условия нагружения оставались прежние. 20

На полученных фотографиях в нао правлении 75 от оси роста трещины была проведена прямая линия А-В. Нао правление 75 было выбрано из условия, что в этом направлении размер 25 изохром наибольший, Далее были построены зависимости f(n,Ь), где n— порядок изохромы; Ь вЂ” расстояние от вершины трещины до середины изохромы. . Полученные зависимости. представлены 30 на графике, (фиг.4).

Таким образом, при Ь-ъ.О линии зависимостей 2 и 3 показывают меньшие значения п по сравнению с линией 1.

Выполненные надрезы дают снижение на- 35 пряжений в вершине трещины.

Линия 2 отличается по характеру от линии 1. Это объясняется тем, что надрезы вносят определенное перераспределение напряжений в зоне трещины 40 и в ее вершине снижают уровень напряжений.

Линия 3 подобна по своему характеру линии 1.- Следовательно, в этом случае надрезы играют роль края плас- 45 тины, тем самым реализуется эффект

"уменьшения" длины трещины. Об этом говорит аналогичность линий 3 и 1.

Таким образом, из всего следует, что эффективная область соотношения размер надреза — расстояние от вершины трещины следующее:

1 с d/1 + 7,5, где d — длина надреза;

1 — расстояние от надреза до вершины трещины .

Был проведен анализ полей напряжений в вершине трещины в зависимости от удаленности надреза от вершины трещины. Анализ показал, что наибольшая эффективность способа наблюдается в случае, когда 1/ К = 1/3 (фиг.1).

В случае недоступности указанной зоны размещения надреза выполнение последнего рекомендуется в максимальной близости к ней. Целесообразно производить надрез до 1/ = 1/2, т.е. надрез располагается в зоне Ос 1/oL 1/2, максимальный эффект в 1/g с1/3 °

Картина упругих напряжений качественно соответствует полю напряжений в пластической области. Если в вершине трещины реализуется пластическая зона (пластический шарнир), то напряжения в этой зоне зависят от распределения напряжений вне этого шарнира, т,е. поля напряжений в упругой области определяет характер распределения напряжений в области, вошедшей в пластической состояние.

При обнаружении дефекта типа трещины 4 на изделие 5 определяют размеры этого дефекта и его расположение.

После этого делают надрезы б и 7 в наиболее близком к вершине трещины месте. Надрезы выполняют перпендикулярно к направлению роста трешнны, удовлетворяя указанным требованиям.

Нанести надрезы можно любым известным способом (газорезка, фрезерование, пропилка, вырубка,...), Способ можно реализовать на изделиях, находящихся под нагрузкой. При этом эффективность способа не уменьшается.

Дпя реализации способа необязателен доступ к обратной поверхности издедий и к вершине трещины. Способ можно применить к изделиям, изготовлено ° ным из различных материалов (сталь, цветные металлы, композиционные материалы, полимеры), его можно использовать как в заводских, так и в полевых условиях при минимальных затратах времени и ресурсов, без применения каких-либо дополнительных материалов, устройств и приспособлений. Применение предлагаемого способа возможно совместно с уже известными способами остановки трещин.

Эффективность способа дополнительно была проверена экспериментально.

Были изготовлены образцы из листовой стали Ст 3 КП толщиной 0,6 мм. Ширина образцов 120 мм, длина 360 мм. На всех образцах была нанесена краевая трещина длиной 50 мм. В первой серии

1500458

P M У

0 1/А 1/2, причем

1 < d/1 7,5, Образец в серии

Разрушающая нагрузка, кГ, в образцах контроль с 1 над- с 3 кадре- с засверных резом зами ловкой

586

596

618

600

584

596

600

464

506

487

572

574

2

Среднее по серии образцов бали нанесены надрезы d =

= 30 мм при расстоянии 1 = 10 мм симметрично отйосительно оси трещины (фиг.1). Во второй серии были нанесены надрезы по всей длине трещины (фиг.3):

1 = 10мм, с1. 4 20 мм;

1г = 18мм,, d = 38мм;

1З = 28 мм, d> = 55 мм.

Третья серия образцов была контрольной (без надрезов и засверловки).

Четвертая серия образцов была с эасверловкой в вершине трещины диаметром 5 мм.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, технически полезный эффект от применения способа — повышение прочности элемента конструкции с трещиной составляет

20Х что сравнимо с применением способа засверловки вершины трещины. Однако данный способ менее требователен к условиям доступа к зоне трещины и конкретно к ее вершине. Осуществление данного способа требует меньше . времени, что снижает трудоемкость ре монтных работ. изобретения

1. Способ торможения трещины в тонколистовом элементе конструкции, заключающийся в механической обра1ð ботке эоны трещины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей ремонта изделий, механическую обработку осуществляют нанесением выходяще15 го на трещину надреза перпендикулярно направлению роста трещины в зоне где с6 - длина трещины;

1 - расстояние от надреза до вершины трещины;

25 d — длина надреза.

2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что наносят несколько надрезов.

1500458

1500458

8(HH) Составитель Л.Назарова

Техред М.Дидык Корректор Т. Колб

Редактор Н. Горват

Заказ 4808/15 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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