Способ задержки роста усталостных трещин в конструкциях
Изобретение относится к области ремонта деталей, в частности к способу задержки роста усталостных трещин в конструкциях, для которых по условиям их эксплуатации допускается работа с развивакяцейся трещиной. Цель изобретения - увеличение периода задержки роста трещин. Выполняют отверстия (О) в вершинах трещин и устанавливают в последние крепежные элементы (КЭ) с радиальньм и осевым натягом . При этом перед установкой каждого КЭ в отверстия устанавливают две полувтулки (П), ориентируют их плоскостью раздела в направлении трещины . КЭ устанавливают в О, образованное П с радиальным натягом 5-10% от номинального диаметра О в вершине трещины под П. Дополнительно сверлят два О перед вершиной усталостной трещины симметрично относительно плоскости трещины на расстоянии от О при вершине трепц ны не более двух его диаметров. Устанавливают в каждое О две П с упорными буртами. Располагают упорные бурты соседних П в каждом О с разных сторон элемента конструкции. Ориентируют плоскости П в дополнительных О параллельно плоскости трещины. Упорные бурты соседних П в дополнительном О и О при вершине трещины располагают с одной стороны элемента конструкции и создают при затяжке крепежного элемента крутящий момент в плоскости трещины . При этом обеспечивается рассеяние энергии, подводимой к вершине трещины, возникает эффект ее самоторможения . 4 ил. с с (Л N3 СО со « о vj N)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
gQ4r р. р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ {61) 1165552 (21) 3974822/40-27 (22) 10. 11. 85 (46) 30.03.87. Бюл. Р 12 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) А.А.Шанявский (53) 621.6.004.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 1165552, кл. В 23 P 6/00, 1978. .(54) СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к области ремонта деталей, в частности к способу задержки роста усталостных трещин в конструкциях, для которых но условиям их эксплуатации допускается работа с развивающейся трещиной. Цель изобретения — увеличение периода задержки роста трещин. Выполняют отверстия (О) в вершинах трещин и устанавливают в последние крепежные элементы (КЭ) с радиальным и осевым натягом. При этом перед установкой каждого КЭ в отверстия устанавливают „„SU„„1299767 A 2 две полувтулки (П), ориентируют их плоскостью раздела в направлении трещины. КЭ устанавливают в О, образованное П с радиальным натягом 5-107 от номинального диаметра О в вершине трещины под П. Дополнительно сверлят два 0 перед вершиной усталостной трещины симметрично относительно плоскости трещины на расстоянии от О при вершине трещины не более двух его диаметров. Устанавливают в каждое О две П с упорными буртами. Располагают упорные бурты соседних П в . каждом О с разных сторон элемента конструкции. Ориентируют плоскости П в дополнительных 0 параллельно плоскости трещины. Упорные бурты соседних П в дополнительном О и О при вершине трещины располагают с одной стороны элемента конструкции и создают при затяжке крепежного элемента крутящий момент в плоскости трещины. При этом обеспечивается рассеяние энергии, подводимой к вершине трещины, возникает эффект ее самоторможения. 4 ил. Изобретение относится к ремонту деталей авиационной техники с усталостными трещинами, для которых по условиям их эксплуатации допускается работа с развивающейся трещиной и 5 является усовершенствованием изобретения по авт.св. ¹ 1165552. В основном изобретении описан способ задержки роста усталостных трещин в конструкциях из листового материала, заключающийся в том, что в вершинах трещин выполняют отверстия и устанавливают в последние крепежные элементы с радиальным и осевым натягом, а перед установкой каждого крепежного элемента в отверстия устанавливают две полувтулки, ориентируют их плоскостью раздела в направлении трещин, крепежный элемент устанавливают в отверстие, образован- 20 ное полувтулками, с радиальным натягом 5- 10Х от номинального диаметра отверстия в вершине трещины под полувтулки. Недостатком известного способа является то, что создаются остаточ; ные сжимающие напряжения в направлении роста трещины лишь в приповерхностных слоях материала, тогда как от отверстия в вершине трещины развитие усталостной трещины начинается в срединных слоях материала. Сохранение схемы нагружения детали— растяжение эквивалентной нагрузкой, вызывает сравнительно быстрый рост 35 трещины после выхода из отверстия в вершине трещины, поскольку возникающие под втулкой сжимающие остаточные напряжения распространяются на небольшую длину в направлении предпо- 40 лагаемого распространения трещины. Целью изобретения является увеличение периода задержки роста трещины за счет создания сжимающих усилий перед вершиной трещины и крутящего . 45 момента в плоскости трещины. На фиг.1 представлена схема расположения отверстий в элементе конструкции перед вершиной трещины, на фиг.2 — сечение по отверстиям перед вершиной трещины с указанием расположения буртов полувтулок, на фиг,Зсечение, проходящее через отверстия перед вершиной трещины, и отверстие в вершине трещины с указанием расположения крепежных элементов и буртов полувтулок перед созданием крутящего момента в плоскости трещины; 67 2 на фиг.4 — полувтулка с упорным буртом. Пример. Брали элемент конструкции 1 с усталсстной сквозной 1 трещиной 2 и проводили сверление отверстия 3 в вершине трещины и отверстий 4 и 5 перед вершиной трещины. Размещали в отверстиях 3,4 и 5 по две полувтулки 6 — 11 с упорными буртами, располагая упорные бурты соседних полувтулок б и 7, 8 и 9, 10 и 11 в отверстиях 3, 4 и 5 с разных сторон элемента конструкции 1. Ориентировали плоскости полувтулок 6 в отверстиях 3, 4 и 5 параллельно плоскости трещины 2, причем упорные бурты соседних полувтулок 7 и 10, 8 и 11 в дополнительных отверстиях 4 и 5 и отверстии 3 при вершине трещины 2 располагали с одной стороны элемента конструкции 1. Устанавливали в полувтулки 6 — 11 соответственно крепежные элементы 12 — 17 и создавали нри затяжке крепежного элемента 12 — 17 крутящий момент в плоскости трещины 2. Дополнительное сверление двух отверстий перед вершиной усталостной трещины позволяет в последующем за счет установки полувтулок и крепежных элементов в отверстия создать сжимающие усилия вдоль направления роста трещины по вчей толщине элемента конструкции. Использование буртов у полувтулок позволяет при затяжке крепежйого элемента создать крутящий момент в плоскости трещины, в результате чего возникает эффект "самоторможения" усталостной трещины за счет контактного взаимодействия ее берегов, что снижает затраты энергии при нагружении элемента конструкции на рост трещины и вызывает Существенное уменьшение скорости ее роста. Совокупность сжимающих усилий вдоль направления предполагаемого роста трещины и крутящего момента в плоскости трещины обеспечивает рассеяние энергии, подводимой к вершине трещины внешней циклической нагрузкой, и компенсацию ее с одной стороны сжимающими нагрузками перед вершиной трещины, а с другой стороны поглощением материалом энергии не в связи с образованием свободной поверхности при росте трещины, а в связи с образова-. нием продуктов фреттинга в результате контактного взаимодействия бере12997 гов усталостной трещины, в там числе уже существующих берегов усталостной трещины в элементе конструкции, поступившем в ремонт. После указанных выше операций 5 проводили сравнительные усталостные испытания элементов конструкции, в которых реализован данный способ задержки роста усталостных трещин, и испытания элементов конструкций, в fO которых реализован способ задержки роста усталостных трещин по известному изобретению. В результате испытаний было установлено, что реализация данного способа позволяет увели- f5 чить период зарождения усталостной трещины от отверстия в ее вершине и в несколько раз снизить скорость роста трещины после ее зарождения и развития от отверстия при вершине по 20 сравнению с известным. В некоторых - опытах наибольшего эффекта достигали в случае изменения траектории движения .трещины от отверстия при вершине усталостной трещины к одному из отверстий перед вершиной трещины. В этом случае резко возрастал-период задержки роста трещины от дополнительного отверстия. Использование предлагаемого способа позволяет увеличить период зарождения трещины от отверстия в ее вершине и снизить скорость ее роста между двумя дополнительными отверсти-35 ями эа счет создания сжимающих усилий перпендикулярно плоскости трещины, крутящего момента в ее плоскости, что приводит к явлению контакт67 4 ного взаимодействия берегов усталостной трещины. В результате этого возрастает период работы элемента конструкции с . трещиной до достижения ее критической длины, что позволяет увеличить межремонтный ресурс конструкции без дополнительных осмотров эл мента конструкции с усталостной трещиной в процессе эксплуатации. Формула изобретения Способ задержки роста усталостных трещин в конструкциях по авт. св, 11 1165552,. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения периода задержки роста трещины за счет создания сжимающих усилий перед вершиной трещины и крутящего момента в плоскости трещины, дополнительно сверлят два отверстия перед вершиной усталостной трещины симметрично относительно плоскости трещины на расстоянии от отверстия при вершине трещины не более двух его диаметров, устанавливают в каждое отверстие две полувтулки с упорными буртами, располагают упорные бурты соседних полувтулок в каждом отверстии с разных сторон элемента конструкции, ориентируют плоскости полувтулок в дополнительных отверстиях параллельно плоскости трещины, причем упорные бурты соседних полувтулок в дополнительном отверстии и отверстии при вершине трещины располагают с одной стороны элемента конструкции и создают при затяжке крепежного элемента крутящий момент в плоскости трещины. 1299767 Составитель З.Хаустова Техред Н.Глущенко Корректор П.Пилипенко Редактор Л.Повхан Заказ 1101/12 Тираж 976 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4
