Способ торможения усталостных трещин

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к методам ремонта деталей, получивших усталостные повреждения в виде трещин при эксплуатации или при испытаниях и преимущественно использующихся в авиастроении, судостроении, автомобилестроении. Сущность изобретения: в способе торможения усталостных трещин нормального отрыва, заключающемся в том, что путем перегрузки конструкции в ней создают увеличение пластически деформированной зоны перед вершиной трещины, предложено увеличение пластически деформированной зоны осуществлять приложением к противоположным берегам трещины нагрузок, которые направлены параллельно фронту трещины во взаимно противоположные стороны. Технический результат обеспечение возможности торможения усталостной трещины локальным образом, не прибегая к нагружению поврежденного элемента или всей конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к методам ремонта деталей, получивших усталостные повреждения в виде трещин при эксплуатации или при испытаниях и преимущественно использующихся в авиастроении, судостроении, автомобилестроении.

В настоящее время существует множество методов торможения усталостных трещин, но большинство этих методов решают проблему торможения в плоской постановке, рассматривая только трещины при нормальном отрыве и/или поперечном сдвиге, исключая из рассмотрения деформацию продольного среза.

Известны способы торможения усталостных трещин, включающие выполнение отверстий в вершинах трещины [1] и, кроме того, постановку в эти отверстия цилиндрических или конических болтов с гарантированным натягом [2] Недостатком этих способов является большая трудоемкость ремонта конструкции вследствие необходимости выполнения высокоточных отверстий непосредственно в вершинах трещин, что не гарантирует удаление острого надреза из-за неопределенности в его точном положении внутри детали.

Известен также способ торможения усталостных трещин, заключающийся в нагружении конструкции повышенной нагрузкой с целью создания непосредственно перед вершиной трещины увеличенной пластически деформированной зоны [3] Недостатком этого способа является то, что при нагружении всей конструкции повышенной нагрузкой существует опасность полного разрушения поврежденного элемента или всей конструкции.

Задачей изобретения является повышение надежности элементов конструкций, упрощение технологии упрочнения и предотвращение возможности полного разрушения поврежденной конструкции в процессе упрочнения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе торможения усталостных трещин нормального отрыва, заключающемся в том, что путем перегрузки конструкции в ней создают увеличение пластически деформированной зоны перед вершиной трещины, предложено упрочнение осуществлять приложением к противоположным берегам трещины нагрузок, которые направлены параллельно фронту трещины во взаимно противоположные стороны.

На чертеже представлена схема нагружения берегов трещины при создании перегрузки в зоне ее вершины.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

В элементе конструкции, содержащем трещину с нормальным отрывом, путем перегрузки создают увеличение пластически деформированной зоны перед вершиной трещины. Для этого к берегам 1,2 трещины в районе ее вершины прикладывают нагрузки ΔР, направленные параллельно фронту трещины во взаимно противоположные стороны. При этом у вершины трещины образуется пластически деформированная зона 3 увеличенных размеров. При осуществлении способа-прототипа перегрузку элемента конструкции, поврежденного усталостной трещиной с нормальным отрывом, создают путем приложения к берегам 1,2 трещины взаимно противоположных нагрузок ΔР, перпендикулярных фронту трещины. При этом ее рост в последующем циклическом процессе нагружения с постоянной амплитудой существенно замедляется. Это также объясняется развитием зоны пластичности 4 у вершины трещины в зону пластичности 3 больших размеров. В зоне 3 в материале возникают остаточные деформации и со стороны окружающей упругой среды на пластически деформированный материал при вершине трещины действуют сжимающие напряжения. Это и объясняет низкую скорость роста трещины после перегрузки. В отличие от прототипа предлагаемый способ позволяет осуществлять торможение усталостной трещины локальным образом, не прибегая к нагружению поврежденного элемента или всей конструкции.

Опытное применение предлагаемого способа при растяжении образцов с центральными трещинами показало, что циклическая долговечность образцов от начала роста усталостных трещин до полного разрушения увеличилась в 4 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН с нормальным отрывом в элементах конструкций, заключающийся в том, что путем перегрузки конструкции в ней создают увеличиение пластически деформированной зоны перед вершиной трещины, отличающийся тем, что увеличение пластически деформированной зоны осуществляют приложением к берегам трещины нагрузок, которые направлены параллельно фронту трещины во взаимно противоположные стороны.

РИСУНКИ

Рисунок 1