Способ ремонта изделия с трещиной

 

Изобретение относится к области восстановления изделий и конструкций с трещинами Целью изобретения является расширение технологических возможностей , обеспечивающих эффективный ремонт композитного изделия с трещиной, расположенной в районе линии контакта материалов. С учетом механических характеристик материалов определяют величину и направление смещения центра выполняемого отверстия от линии стыка материалов. Смещение возможно в любую сторону от линии стыка. После выбора направления и величины смещения выполняется отверстие , захватывающее вершину трещины, в результате чего уничтожается концентратор напряжения в вершине трещины, а в локальной области краевой точки линии контакта материалов образуется бесконцентраторная геометрия стыка материалов Способ прост и быстр в исполнении, гарантирует отсутствие концентрации напряжений на ремонтируемом участке Применение способа возможно ча композитных изделиях с широким диапазоном различия в упругих свойствах материалов Приводятся формулы для вычисления величины смещения центра отверстия от линии стыка материалов, а также примерные значения смещения для экстренного ремонта 3 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБЛик (5!)5 В 23 Р 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы

Ql о

Ф

0 (21) 4637690/27 (22) 28.11.88 (46) 07.02,91. Бюл. М 5 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) А.В.Колесов, К.М.Гумеров и А.Е.Дыхнов (53) 621. 6,004(088. 8) (56) Гельберг Б.Т„Пекелис Г.Д, Ремонт промышленного оборудования. — М.: Высшая школа, 1981. (54) СПОСОБ РЕМОНТА ИЗДЕЛИЯ С ТРЕЩИНОЙ (57) Изобретение относится к области восстановления изделий и конструкций с трещинами. Целью изобретения является расширение технологических воэможностей, обеспечивающих эффективный ремонт композитного изделия с трещиной, расположенной в районе линии контакта материалов. С учетом механических характеристик материалов определяют величину

Изобретение относится к области восстановления изделий и конструкций с трещинами, Целью изобретения является расширение технологических возможностей, обеспечивающих эффективный ремонт композитного изделия с трещиной, расположенной в районе линии контакта материалов.

На фиг.1 представлена схема реализации способа при расположении трещины по линии стыка материалов; на фиг,2 — то же, при расположении трещины в одном из материалов, в непосредственной близости от линии стыка; на фиг.3 — то же, при краевой трещине малых размеров, когда выполнение отверстия нерационально или трудноисполнимо .. Ж 1625649 А1 и направление смещения центра выполняемого отверстия от линии стыка материалов.

Смещение возможно в любую сторону от линии стыка. После выбора направления и величины смещения выполняется отверстие, захватывающее вершину трещины, в результате чего уничтожается концентратор напряжения в вершине трещины, а в локальной области краевой точки линии контакта материалов образуется бесконцентраторная геометрия стыка материалов. Способ прост и быстр в исполнении, гарантирует отсутствие концентрации напряжений на ремонтируемом участке, Применение способа возможно на композитных изделиях с широким диапазоном различия в упругих свойствах материалов. Приводятся формулы для вычисления величины смещения центра отверстия от линии стыка материалов, а также примерные значения смещения для экстренного ремонта. 3 ил.

Способ осуществляется следующим образом.

При обнаружении дефекта типа трещин

1 в районе линии стыка материалов 2 в композитном изделии определяют его размеры и расположение. После этого с учетом механических характеристик материалов определяют величину и направление смещения центра выполняемого отверстия от линии стыка. Смещение возможно как в сторону мягкого, так и в сторону более твердого материала, поэтому есть возможность выбрать направление смещения с учетом других факторов (недоступность, технологические трудности и др.). Однако первый диапазон смещений более широк, поэтому с технологической точки зрения предпочтительнее

1625649 смещение центра в сторону более мягкого по упругим характеристикам материала.

После выбора направления и величины смещения выполняют отверстие 3. захватывающее вершину трещины, в результате чего уничтожается источник концентрации напряжений, вызванный вершиной трещины, и в локальной области краевой точки линии контакта материалов реализуется бесконцентраторная геометрия стыка материалов.

В случае, когда ремонт компоэитного изделия производится в условиях ограниченного времени или когда не известны механические свойства стыкуемых материалов, можно с высокой степенью надежности производить засверловку отверстий с учетом следующих упрощенных условий.

Смещение в сторону более мягкого материала О = h < 0,28d, смещение в сторону более твердого материала

0,35d < h < 0,41d или h = 0,5d.

Данные условия гарантирук.т качественное торможение трещин в компоэитном изделии, материалы которого могут иметь отличия по модулям упругости в диапазоне

1 <р)/йя 20. В технике редко встречаю-ся соединения, где отношение,и)/и)) превышает 20 раэ, поэтому приведенные упрощенные зависимости могут найти применение при экстренном ремонте композитных конструкций.

Пример. Необходимо остановить трещину в элементе конструкции, состоящем из двух изделий, разных по упругим свойствам материалов . Например,соотнui)ение модулей сдвига материалов Q =

=р)ф)) = 5, коэффициенты Пуассона ма гериэл )B одинаковы: и = и) = 0,3 (коэффициенты Пуассона редко выходят из интервалов

0,2 — 0,4).

При обнаружении дефекта типа трещины 1 в зоне стыка материалов I u II определяют его размеры и расположение. Пусть трещина расположена по линии стыка материалов, как показано на фиг.1. После этого определяются возможные смещения h (в миллиметрах) центра засверливаемого отверстия 3 с диаметром d от линии стыка материала. Выбор диаметра отверстия 3 диктуется размерами ремонтируемого участка и технологическими соотношениями. Для данного соединения был выбран диаметр отверстия d = 10 мм. Тогда из указанных зависимостей можно получить следующие возможные диапазоны смещений h, в соответствии с которыми выполняются отверстия (при этом вершина трещины должна быть захвачена стверстием):

О <а<56 8 Ой <2 7 (смещение от.линии стыка материалов в сторону более мягкого по упругим свойствам материала) либо

5

33,2 <а <29,2 4 Л8 < h <4,36 или 6=5мм (смещение от линии стыка материалов в сто рону боЛее твердого по упругим свойствам материала).

Выполнение отверстий с учетом вы-.,)с ленных диапазонов гарантирует от возникновения концентратора напряжений, вызванного краевой точкой стыка материалов, и обеспечивает бесконцентрато;ныз угол перехода в зоне стыка материалов.

Способ прост и быстр в исполнении. Г н не требует специальных приспособлений .. устройств, При реализации способа ремонтируемое иэделие r)î÷ò не теряет жес1кости и герметичности.

Способ гарантирует отсутствие кон,ектрации напряжений, вызванной наличием вершины трещины и краевой точки стыка материалов, следовательно, достигается максимально возможная прочность ремонтируемого изделия, Применение способа возможно на композитных иэделиях с широким диапазоном различия в упруги свойст30 вах материалов.

Формула изобретения

Способ ремонта изделия с трещиной, включающий выполнение сквозного отверстия в области вершины трещины, отл ич а ю шийся тем,что,с целью расширения технологических возможностей, обеспечивающих эффективный ремонт композитных изделий, центр выполняемого отверстия смещают на величину h = d/2 cosa от ли40 нии стыка материалов в сторону более мягкого по упругим свойствам материала, где

0 <а < arccos (0 т1) — И)/(0 — 1), или от линии стыка в сторону более твер45 дого по упругим свойствам материала, где а/2 — arccoa (0 vii — И )/(а — 1 ) 5 а

55 твердого и мягкого по упругим характеристикам материала;

И и И) — коэффициенты Пуассона соответственно твердого и мягко)о по упр тим характеристикам материала.

1625649

1625649

Составитель О.Морозова

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор С,Шекмар

Заказ 249 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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