ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фрактографическая интегральная оценка характера разрушения элемента конструкции в эксплуатации из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Полное разрушение конструкции в результате аварии самолета ставит перед исследователями задачу последовательного отыскания первоначально отказавшей детали. Решение этой задачи является комплексным, и оно основано на привлечении различных методов и средств исследования, одним из которых является фрактография. Возникновегиш и последовательное развитие трещин в элементах конструкции ВС может не приводить к аварии, поскольку используемые неразрушающие методы и средства контроля в диагностике их состояния позволяют обнаруживать повреждения [5] до наступления предельного перехода к быстрому, неконтролируемому развитию разрушения. Выявленные трещины подвергаются изучению, в том числе и п тем изучения поверхности излома вскрытой трещины. [c.79] Результаты анализа излома по всем этапам развития разрушения позволяют ответить лишь на некоторую часть вопросов о причине разрушения детали, даже если в ней выявлены дефекты материала или однозначно показано, что инициирование усталостной трещины обусловлено повреждениями поверхности, например, в результате фреттинг-процесса [14-16]. Сказанное может быть проиллюстрировано примером разрушений картеров поршневого двигателя АШ62-ИР, которые были результатом возникновения фреттинг-про-цесса во фланцевом стыке [17]. В процессе эксплуатации происходило падение момента затяжки, что способствовало микроперемещениям в стыке и последующему развитию фреттинг-процесса. Условия жесткости стыка в рассматриваемом соединении не были полностью учтены конструктором. Оказалось, что в переменном по толщине стыке усилия затяжки болтов также должны быть переменными. После введения в эксплуатацию дифференцированного момента затяжки по отверг стиям с учетом толщины стыка условия для возникновения фреттинг-процесса были устранены, и возникновения усталостных трещин в стыке более не наблюдалось. [c.80] необходимо разделять представления о причине возникновения и развития трещины в материале детали, о причине разрушения детали и о причине разрушения конструктивного узла. [c.80] Говоря о качественной оценке разрушения, необходимо представить себе ситуацию, в которой вся совокупность внешних факторов силового, температурно-скоростного и агрессивного воздействия среды реализуется в прогрессирующем во времени нарушении сплошности материала. Каждый фактор вносит свой вклад в энергетические затраты, связанные с подрастанием трещины в цикле нагружения. Вместе с тем поглощение энергии материалом происходит без разделения вида источников, которые ее генерировали. Подрастание трещины реализуется в тот момент, когда поглощенная материалом энергия не может быть релаксирована иным способом, как только в связи с формированием свободной поверхности, а следовательно, подрастанием трещины. Прежде чем характеризовать реакцию материала на реализованные в условиях эксплуатации затраты энергии на прогрессирующее развитие разрушения необходимо охарактеризовать общее представление о видах разрушения детали с учетом свойств материала и его структурного состояния. [c.80] Методологический подход к исследованию вида излома (макрофрактографический анализ) и мезорельефа поверхности разрушения (мезо-фрактография), регистрируемого достаточно отчетливо с помощью электронно-микроскопических методов, равно как и характерные черты рельефа излома для различных материалов при разных видах разрушающих режимов нагружения, неоднократно описаны и представлены в виде атласов фрактограмм [6-12, 18-20]. Следует оговориться, что традиционно используемый термин микро-фрактография относится к использованию средства исследования в виде электронного микроскопа без выделения мезоскопического масштабного уровня. Однако нижняя граница величин анализируемого параметра рельефа составляет 2-5 нм, в зависимости от разрешающей способности микроскопов, а верхняя — несколько десятков микрон. [c.80] Это масштабный уровень, который в современной физике металлов выделен, как мезоскопический (см. главу 3). Поэтому далее вместо термина микро- будет использован термин мезо- . [c.81] Фрактографические исследования связаны с установлением соответствия между рельефом поверхности разрушения и видом силового воздействия, а также условиями нагружения. Считают [7], что критерием правильной расшифровки информации о процессе разрушения в результате анализа эксплуатационного излома является воспроизведение подобного рельефа излома в лабораторных условиях. Такое представление о подобии разрушения в лабораторном опыте и в условиях эксплуатации достоверно только с точки зрения подобия реакции материала на воздействие в опыте и в эксплуатации. Как будет показано далее, развитие разрушения с формированием того или иного рельефа излома является автомодельным процессом, который может быть реализован в различных условиях нагружения. [c.81] С углублением знаний в области фрактогра-фии, введением новых методов анализа изломов, увеличением номенклатуры конструкционных материалов выявляются новые параметры рельефа излома и углубляются представления о связи морфологии рельефа с механизмами их формирования. Так, например, введены новые представления о процессе ротационной пластической деформации [21-23] и разработан новый подход к количественному описанию параметров рельефа изломов на основе определения их фрактальной размерности [24-26]. Наконец, используется туннельный микроскоп в анализе рельефа излома, что обеспечивает получение информации на микроуровне с разрешением на уровне межатомного расстояния [27]. Все это требует использования в анализе эксплуатационных разрушений не только новых представлений о развитии треш ин, но и подразумевает уточнение уже сформированных подходов к оценке причин зарождения и роста трещин. [c.81] Перечисленные задачи решаются на основе первичной информации о кинетике распространения усталостной трещины. Речь идет о наиболее полной характеристике последовательности реализованных механизмов разрушения по стадиям роста трещины. [c.81] первоначальный анализ процесса разрушения элемента конструкции всегда подразумевает доказательство того факта, что разрушение является именно усталостным, а не иным, а это требует углубленного представления о возможных механизмах развития трещин в материалах при различных видах нагружения. Более того, процесс распространения усталостных трещин завершается переходом к быстрому статическому или повторно-статическому разрушению. Поэтому для удобства дальнейшего изложения представлений о закономерностях роста усталостных трещин в элементах конструкций необходимо первоначально дать краткое изложение представлений о механизмах разрушения металлов при различных условиях их нагружения. [c.82] Вернуться к основной статье