ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Разрушения дисков I ступени КНД двигателя НК из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " В разрушенных дисках трещины развивались по галтельному переходу передней стороны полотна в обод диска (рис. 9.46), при этом в диске 1 трещина была инициирована дефектом материала в виде нитрида титана, расположенного у поверхности диска и имевшего размеры около 19 мм по галтели и 9 мм по оси диска. В зоне начала разрушения диска 2 каких-либо инородных включений в материале не было. В диске 3 трещина располагалась по хорде в средней части полотна диска и также была инициирована исходным дефектом материала диска в виде его статического надрыва размерами примерно 13 мм по хорде и около 3 мм по оси диска. [c.524] Во всех трех дисках развивавшиеся трещины имели полуэллиптическую форму, но кинетика разрушения у дисков была разная. [c.524] В диске 1 в направлении развития трещины в пределах 1 мм от дефекта материала формировался преимущественно фасеточный рельеф излома, а далее в основном бороздчатый рельеф с отдельными протяженными фрагментами фасеточного рельефа. Лишь вблизи зоны нестабильного роста трещины доля фасеточного рельефа вновь увеличилась. Критические размеры трещины равнялись примерно 52 мм по поверхности диска и 17 мм в глубину. Шаг усталостных бороздок в пределах зоны циклического развития трещины увеличился с 0,5 до 12 мкм (рис. 9.47). [c.524] Такая кинетика трещины могла быть обусловлена ее развитием в объеме материала, обладающего в направлении роста трещины уменьшающейся напряженностью или увеличивающейся соответствующим образом сопротивляемостью разрушению. Причем изменение напряженности материала не могло быть связано с какими-либо особенностями работы диска на двигателе, так как рабочие нагрузки диска определяются строго фиксируемыми оборотами ротора двигателя. [c.525] С целью воспроизведения эксплуатационного разрушения были проведены сравнительные циклические испытания образцов, вырезанных из диска. При испытаниях уровень максимального напряжения цикла был близок к уровню напряжений, действующих в диске в эксплуатации. Каких-либо принципиальных отличий в структурах материала образцов и диска в зоне его разрушения не было. Испытания показали, что при одинаковых механизмах разрушения материала образцов и диска кинетика роста трещин в образцах отличалась от кинетики роста эксплуатационной трещины значительно меньшей начальной скоростью и типичной для трещин МЦУ степенной зависимостью шага бороздок от длины трещины. Это указывает на то, что эксплуатационная трещина развивалась в переменном поле напряжений, которое характеризовалось постепенным уменьшением уровня напряжений в направлении развития трещины. [c.525] Подставляя в уравнение (9.30) численные значения входящих в него параметров, получаем эквивалентное напряжение при критических размерах трещины около 353 МПа. Отсюда эквивалентное напряжение вблизи очагов разрушения, превышающее почти в 2,1 раза напряжение при окончательном разрушении, должно было достигать уровня 741 МПа. Напряженность же материала диска вблизи очагов, обусловленная действием объемных остаточных напряжений, должна была быть эквивалентна примерно 388 МПа. [c.526] Из вышесказанного следует, что у диска 2 материал обладал пониженной прочностью границ фаз и разрушался по ним уже при треугольной форме цикла нагружения. При этом в объемах материала действовали высокие остаточные напряжения, величина которых в зоне зарождения трещины достигала 390 МПа и постепенно уменьшалась в направлении развития трещины. У дисков 1 и 3 материал был нечувствителен к условиям его нагружения, и зарождение в этих дисках трещин было обусловлено наличием в их материале исходных дефектов, что снизило усталостную прочность этих дисков. [c.526] Вернуться к основной статье