ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Литература к главе из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Таким образом, в результате количественного фрактографического анализа кинетики усталостных трещин в гидроцилиндрах ГЦ-20Н и оценки уровня эквивалентного напряжения по единой кинетической кривой показано следующее. Причина ранних разрушений агрегатов заключалась в их повышенной частоте нафужения в полете при расчетном уровне нагружения рабочим внутренним давлением. Это, в свою очередь, позволило выявить причину неудовлетворительной работы системы управления тормозными щитками, что выразилось в автоколебательном режиме нагружения агрегата в полете. Были намечены соответствующие мероприятия (решение 861.00090.166.6) по доработке электросхемы управления тормозными щитками самолета Ил-86. Их проведение позволило реализовать прогнозируемый ресурс гидроцилиндров и обеспечить расчетный период безопасной эксплуатации в пределах существующего ресурса. [c.761] Спустя 7 лет после доработки электрической системы в 1990 г. произошел отказ первой гидросистемы самолета Ил-86 в процессе выруливания на исполнительный старт. Отказ произошел по причине выбивания жидкости из первой гидросистемы через сквозную трещину в корпусе гидроцилиндра ГЦ-2Н управления тормозным щитком. Наработка самолета и гидроцилиндра на момент обнаружения трещины 6688 ч (или 1982 посадки). [c.761] При нормальной работе электрической системы ВС наработка в эксплуатации цилиндра со значительным по размерам дефектом материала была на порядок больше, чем до доработки системы. Значит, именно неправильная работа этой системы действительно была причиной раннего отказа гидроцилиндров. Во-вторых, уровень напряжения в гидроцилиндре по величине относительной живучести близок к области многоцикловой усталости, что еще раз подтверждает правильность выполненных расчетов напряженности гидроцилиндров в эксплуатации по соотношению (14.3). [c.761] Расчеты показали, что длительность роста короткой и длинной треш ины составляет около 39000 и 128000 циклов соответственно. [c.763] Проведенные оценки длительности роста усталостных трещин и напряженности гидрофильтров свидетельствовали о том, что их ресурс не соответствует предполагаемой расчетной долговечности. Выполненным металлографическим исследованием материала показано, что возникновение усталостных трещин в штампованных агрегатах обусловлено наличием по границам текстуры повышенного содержания интерметаллидов. Потребовалось проведение специальных технологических операций по снижению плотности интерметаллидов по границам волокон штампованного корпуса гидрофильтров, что привело к существенному увеличению их долговечности. [c.764] Вместе с тем в процессе дальнейшей эксплуатации стали появляться случаи зарождения и распространения усталостных трещин в крышках гидрофильтров по впадинам резьбы, с помощью которой крышка навинчивается на корпус гидрофильтра (рис. 14.24). Трещины имели похожий характер сквозного прорастания от впадин резьбы. [c.764] Был выполнен подробный анализ кинетики трещины по одному из изломов с оценкой длительности роста трещины. На момент обнаружения сквозной трещины наработка фильтра составила 5443 ч, в том числе 743 ч после последнего ремонта. Средняя продолжительность полета самолета Ан-2 составила около 1,5 ч. При такой продолжительности полета число полетов ВС составляет около 3600, в том числе около 500 полетов после последнего ремонта. [c.764] Однако дальнейшее увеличение ресурса гидрофильтров было поставлено под сомнение без конструктивных специальных решений или технологических мероприятий по повышению их усталостной прочности. Одно из таких мероприятий было связано с упрочнением гидрофильтров за счет создания повышенного внутреннего давления по отношению к рабочему давлению на стадии изготовления агрегата (рис. 14.25). [c.764] Предварительное упрочнение материала может различным образом влиять на его работу в условиях последующего циклического нагружения. Применительно к нержавеющей аустенитной и малоуглеродистой сталям предварительное деформирование листов толщиной 1 мм в интервале остаточных деформаций 6-30 % благоприятно сказалось на усталостной долговечности и повлияло на скорость роста усталостной трещины [4]. В испытаниях на растяжение образцов с центральным отверстием, а также при повторном изгибе было выявлено возрастание предела усталости с ростом уровня остаточной деформации при эквидистантном смещении усталостных кривых. Возрастание уровня остаточных деформаций приводило к снижению скорости роста усталостных трещин при их эквидистантном смещении при среднем показателе степени Шр = 2,5. [c.764] Для этого были выбраны в качестве рабочих три уровня внутреннего давления 20,6 23,5 и 27,4 МПа. Предварительно, до осуществления циклических испытаний внутренним давлением. [c.766] Влияние ГП начинает сказываться при достижении k p = 2,1. Это совпадает с данными по упрочнению образцов путем их растяжения, представленных на рис. 10.21. При низком уровне предварительной деформации возрастание долговечности едва заметно, а далее с ростом остаточной деформации имеет место нелинейное возрастание длительности зарождения усталостной трещины заданной длины. Этот факт в сопоставлении явлений дает основание утверждать, что при проведении ГП происходит не только поверхностное упрочнение, но и наблюдается проникновение остаточной деформации в сечение агрегата. [c.767] Последовательное возрастание долговечности в гидрофильтрах с ростом уровня кщ, происходит таким образом, что при максимальной перегрузке и давлении 20,6 МПа усталостные трещины вообще не были зафиксированы по внутренней поверхности агрегата при проведении контроля поверхности после наработки 10 циклов. Для этого уровня рабочего давления после перегрузки в 1,5 раза нарушение герметичности агрегата в результате сквозного прорастания усталостной трещины было зафиксировано при наработке не более 200000 циклов. [c.767] Величина коэффициента пропорциональности 0 определяется экспериментально на любом уровне давления. [c.768] Следует подчеркнуть, что полученная величина эквивалентного напряжения соответствует уровню одноосного напряжения пульсирующего цикла нагружения в образце из того же материала, в котором выявлена эквивалентная закономерность роста усталостной трещины. [c.769] Единственный случай, для которого не могла быть дана оценка уровня эквивалентного напряжения с помощью соотношения (14.7), относится к максимальному уровню опрессовки при минимальном уровне рабочего давления. В этом случае начальная зона исевдобороздчатого рельефа П составляла почти 5 мм в глубину. На последующей длине трещины около 1,8 мм, до ее выхода на наружную поверхность, шаг бороздок оставался постоянным. Поэтому в этой ситуации оценка уровня эквивалентного напряжения была проведена по пороговой величине КИН в соответствии с единой кинетической кривой (см. главу 6). [c.769] Выполненные расчеты для других ситуаций с ГП для разных уровней внутреннего рабочего давления представлены в табл. 14.4. [c.769] Наличие значительной но протяженности и глубине зоны П , особенно после проведения операции ГП, потребовало учесть в оценке длительности роста усталостных трещин на основе фрактографического анализа не только данные по стадии формирования усталостных бороздок, но и провести оценку длительности на стадии П . Для этого были использованы данные по испытаниям на двухосное растяжение крестообразных моделей из сплава АК41-Т1 и результаты анализа кинетики усталостных трещин для рассматриваемой стадии применительно к сплавам на основе алюминия. [c.770] Минимальная величина шага усталостных бороздок на фоне П рельефа составляет в блоке бороздок около 3 10 м. Это не в полной мере характеристика скорости роста трещины, величина которой несколько меньше в связи с доминирующим процессом формирования зоны П без усталостных бороздок. Переход от зоны П к зоне формирования усталостных бороздок происходил, начиная с шага бороздок около 4,7 10 м. [c.770] Поэтому для оценки длительности роста трещины на всем этапе формирования зоны П была использована средняя величина прироста трещины за цикл нагружения около 4 10 м. Получаемая в этом случае оценка длительности роста трещины будет несколько ниже истинного числа циклов ее развития в зоне П . Вместе с тем, выполненные оценки длительности роста трещины по указанному подходу в крестообразных моделях из сплава АК41-Т1 при двухосном растяжении показали, что максимальная погрешность в получаемых оценках составляет 50 % для развития трещины в пределах зоны П . С учетом включения в расчет периода роста трещины на стадии формирования усталостных бороздок максимальная погрешность в оценках длительности роста трещины оказывается существенно ниже. [c.770] Вернуться к основной статье