ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прямолинейные сквозные трещины из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Расположение плоскости трещины (поверхность излома) перпендикулярно поверхности элемента конструкции характерно только для идеально хрупкого разрушения. Такая ситуация может наблюдаться при росте усталостных трещин с малой скоростью (короткие трещины), когда реализуемая пластическая деформация у поверхности металла не оказывает существенного влияния на ориентировку плоскости трещины. Рассматриваемые в этом разделе способы торможения роста трещин применимы к ситуации, когда процессом формирования скосов от пластической деформации можно пренебречь. [c.445] Наиболее широко для торможения роста прямолинейных трещин применяют технологические приемы на основе использования полых или заполненных отверстий. [c.445] Усиления эффекта задержки трещины можно достичь, если заполнить отверстия крепежными элементами, установив их с осевым или радиальным натягом. Причем отверстия следует выполнять не только в вершине трещины, но и вокруг нее (А. с. 1191247 СССР. Опубл. 15.11.85. Бюл. 42), что снижает уровень растягивающих напряжений, вызывающих в эксплуатации раскрытие трещины. Можно ограничиться расположением отверстий только в вершине усталостной трещины, но в этом случае необходимо предварительно, до расположения в отверстиях элементов, осуществить упрочнение его поверхности за счет монотонного растяжения конструкции (А. с. 1054006 СССР. Опубл. [c.445] Расположение отверстий в непосредственной близости к вершине трещины малоэффективно. Создание отверстия сопровождается удалением перед вершиной трещины зоны пластической деформации. В результате этого остаточные сжимающие напряжения удалены, и последующее нагружение вызывает быстрое развитие трещины от поверхности отверстия. Поэтому целесообразно выполнять отверстия на удалении от вершины трещины на расстоянии, равном размеру зоны пластической деформации (А. с. 1234148 СССР. Опубл. [c.447] Усиление описанного эффекта может быть получено благодаря выполнению группы отверстий (А. с. 1299767 СССР. Опубл. 30.03.87. Бюл. 12). В вершине трещины и на удалении от вершины выполняют отверстия симметрично но обеим сторонам плоскости трещины (рис. 8.30). Перед вершиной трещины выполняют два отверстия на расстоянии от ее вершины не более двух диаметров отверстий. В каждое отверстие устанавливают по две полувтулки с упорными буртами таким образом, чтобы упорные бурты соседних полувтулок расположились с разных сторон элемента конструкции. Плоскости разреза всех втулок ориентируют параллельно плоскости трещины, а соседние упорные бурты у отверстий в вершине трещины и перед ней располагают по одну сторону элемента конструкции. Расположение крепежа в отверстиях полувтулок позволяет создать при его затяжке не только радиальный натяг за счет буртов у полувтулок, но и скручивающий момент в плоскостях, параллельных плоскости трещины. Возникновение скручивающего момента служит предпосылкой создания контактного взаимодействия берегов трещины. Оно будет возникать в последующем, когда после частичной остановки трещины или ее задержки она начнет снова распространяться. Контактное взаимодействие берегов трещины (по плоскости скосов от пластической деформации) приведет к рассеиванию энергии от циклической нагрузки, и трещина будет развиваться с низкой скоростью. Причем учитывается и тот факт, что положительное влияние скручивающего момента на снижение скорости роста трещины проявляется при малых углах скручивания [76]. Поэтому в рассматриваемом способе используются полувтулки с буртами, позволяющими создавать именно малые углы скрз ивания. [c.447] Накладки и фигурные вставки являются следующими технологическими элементами по эффективности воздействия на. элемент конструкции для остановки усталостной трещины. Их установку осуществляют на плоскую поверхность с перекрытием зоны трещины. Вокруг трещины в листовом материале и накладке высверливаются отверстия, а затем фиксируется накладной элемент. Накладной элемент используется в качестве устройства, которое обеспечивает снижение раскрытия трещины при последующем приложении эксплуатационной растягивающей нагрузки. [c.448] При вибрационном нагружении детали, вызывающем развитие трещины с низкой скоростью в пределах 40 нм/цикл, решающую роль в разру-щении играют низкоамплитудные нагрузки. В этом случае предлагается на элемент конструкции устанавливать накладки из демпфирующего материала (А. с. 1004063 СССР. Опубл. 15.03.83. Бюл. 10). Диаметр выполняемого отверстия под накладки должен быть равен толщине пластины. [c.448] Установка накладок при ремонте конструкций является часто используемым способом торможения ( залечивания ) трещин. Однако после снятия накладки для последующего разового осмотра конструкции или при выявлении факта последующего продвижения трещины их выбрасывают, так как повторное использование накладок невозможно. Во многих случаях устанавливают накладки таким образом, что они полностью перекрывают всю трещину. Из-за этого в процессе эксплуатации проконтролировать страгивание трещины невозможно, пока она не выщла из-под накладки. Наконец, известно, что при установке накладки в ней могут возникать перекосы, которые могут усилить процесс роста трещины. [c.449] В связи с этим для повыщения эффективности СУКУТ было предложено использовать вместо накладок стяжные элементы (А. с. 1349944 СССР. Опубл. 07.11.87. Бюл. 41). Они позволяют компенсировать растягивающее эксплуатационное напряжение и обеспечивают визуальное наблюдение за трещиной после реализации СУКУТ. Помимо того, удается осуществить контролируемый продольный сдвиг берегов трещины. Стягивать элементы конструкции с усталостной трещиной можно следующим образом. [c.449] Основная идея описанного способа состоит в создании поля напряженного состояния материала, которое вызывает переориентацию плоскости последующего распространения трещины. Изменение положения плоскости трещины в пространстве (в листовом материале) позволяет реализовать контактное взаимодействие ее берегов, что приводит к интенсивному поглощению энергии циклического нагружения на трение, и темп подрастания трещины резко снижается. Происходит самоторможение трещины за счет нарастания контактного взаимодействия ее берегов. Расположение стяжных элементов под углом к плоскости усталостной трещины задерживает рост трещины первоначально, а в последующем способствует переориентации трещины вдоль созданных канавок. Совокупность проводимых операций позволяет задержать процесс роста трещины почти на 10 циклов при регулярном нагружении, когда отсутствуют дополнительные эффекты взаимодействия нагрузок. Нерегулярное нагружение способствует еще более интенсивному контактному взаимодействию берегов усталостной трещины (см. 8.1 и 8.2). Причем у легких сплавов период задержки трещины может быть увеличен, если стяжные элементы изготавливать стальными. [c.449] Сближение берегов трещины может быть достигнуто путем расположения но обе стороны от детали П-образных вставок, боковые полки которых выполнены в виде половинок усеченного конуса (А. с. 1136920 СССР. Опубл. 30.01.85. Бюл. 4). Закрепляют вставки путем деформации выступающих концов боковых полок. В случае распространения хрупких, разветвленных трещин, или ветвления трещин, в вязком материале можно стянуть материал, опоясывающий их зону. С этой целью следует выполнить в вершинах трещин отверстия, а также канавки по обе стороны детали и в разные стороны от плоскостей трещины (А. с. 1532265 СССР. Опубл. 30.12.89. Бюл. 48). Причем канавки следует соединять между собой в замкнутую кривую, проходящую через все отверстия. После этого в канавки и отверстия запрессовывают подогретую проволоку. Эффективность такого СУКУТ невысока. Он может быть применен для воздействия на элемент конструкции, который далее эксплуатируется короткое время. [c.451] Развитая поверхность берегов усталостной трещины препятствует заполнению полости трещины суспензией или расплавленным металлом, если предварительно не произошло ее раскрытие путем растяжения детали. Поэтому плотность стыка в полости усталостной трещины в рассмотренных выше способах не может быть в полной мере обеспечена без осуществления дополнительных операций над деталью, которые направлены на устранение шероховатой поверхности берегов трещины. С этой целью, например, лопатку со сквозной трещиной следует подвергать растяжению и фиксировать нагрузку в момент раскрытия берегов трещины (А. с. 1328133 СССР. Опубл. [c.453] эффект от предлагаемых способов уст- i ранения сквозных дефектов в элементах конструк- ций может быть положительным только в том слу- чае, если при их применении предварительно произошло выглаживание сопрягаемых поверхностей (берега усталостной трещины). [c.453] выполнение отверстий в элементах конструкций, как наиболее простой технологический прием, может быть эффективно при использовании способов задержки распространения усталостных трещин. Установка втулок в отверстия и использование стяжных элементов позволяет существенно усилить эффект уменьшения концентрации напряжений в вершине усталостной трещины за счет ее притупления. Расположение стяжных элементов иод углом 45 к плоскости трещины создает предпосылку для возникновения взаимного перемещения берегов трещины в продольном направлении под действием растягивающей эксплуатационной нагрузки. Это приводит к контактному взаимодействию берегов уже сформированной трещины, к снижению ее раскрытия под действием эксплуатационных нагрузок и, в конечном итоге, к уменьшению скорости последующего роста трещины. [c.455] Вернуться к основной статье