Управление ростом усталостных трещин в эксплуатации

ГЛАВА 8. УПРАВЛЕНИЕ РОСТОМ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ [c.402]

Продемонстрированные подходы к моделированию роста трещины в условиях многопараметрического нагружения элементов конструкций имеют тем более достоверный результат, чем более полный экспериментальный материал накоплен в исследованиях образцов в контролируемых условиях опыта. Сложный характер влияния многопараметрического циклического нагружения на рост трещины в конструкции не позволяет исключить какой-либо фактор при моделировании этого процесса. Уточнение моделей происходит по мере выявления усталостных трещин в элементах конструкций. Поскольку исключить появление и развитие трещин в элементах авиационных конструкций не удается, то реализовать их эксплуатацию по принципу безопасного повреждения не удается без решения еще одной задачи. Необходимо уметь управлять ростом трещин, осуществляя их временную или полную остановку, с использованием рассмотренных выше физических явлений. Поэтому перейдем к рассмотрению общих принципов управления кинетикой усталостных трещин в элементах конструкций. [c.443]

Использование принципов синергетики с целью анализа кинетики усталостных трещин и построение единой кинетической кривой подразумевает, как было показано выше, переход к рассмотрению закономерностей эволюции несущей способности элемента конструкции в эксплуатации в процессе подрастания трещины через эволюцию управляющих параметров. Смысл поправочных функций на тот или ипой фактор, влияющий на процесс развития трещины, состоит именно в том, чтобы решать задачу по управлению этим процессом. Через изменение величин параметров воздействия происходит изменение поправочной функции, а через нее оказывается влияние на управляющий параметр. Снижая величину управляющего параметра и не допуская достижения точки бифуркации, можно существенно повлиять на скорость роста усталостной трещины и увеличить длительность эксплуатации с ней элемента конструкции. [c.401]

Управление усталостным разрушением металла может быть осуществлено только в том случае, если известна вся последовательность процессов, описывающих эволюцию состояния материала во времени, и известны параметры, с помощью которых могут быть даны оценки этапа эволюции, состояния системы на выявленном этапе и периода времени дальнейшей эксплуатации. Применительно к образцам, испытания которых осуществляют в контролируемых условиях опыта, оценка состояния металла может быть осуществлена различными датчиками с помощью средств неразрушающего контроля. Накапливаемая энергия может быть зарегистрирована по сигналам акустической эмиссии, которые генерируют движущиеся дефекты кристаллической решетки под нагрузкой. Происходит выделение тепловой энергии, которая также может быть зарегистрирована. Меняется электропроводность материала в зоне возникновения трещины, а рост трещины сопровождают электромагнитные волны. Все указанные параметры могут быть использованы в той или иной мере для анализа процесса усталостного разрушения. Однако в эксплуатации наиболее достоверно может быть проведена оценка именно факта существования и распространения трещины. [c.20]

Конечная цель всех исследований закономерностей усталостного разрушения управлять процессом распространения трещин путем его моделирования, вводя обоснованный контроль в зонах распространения трещин, сопоставляя прогноз с реализуемым процессом. По результатам контроля уточняются данные моделирования и обосновывается периодичность осмотров деталей по критерию роста трещин, а также разрабатывается система воздействия на деталь с трещиной в условиях эксплуатации или при ремонте с целью уменьшения скорости роста трещины вплоть до ее полной остановки. С точки зрения организационной структуры несомненно, что полностью система управления может быть реализована при взаимодействии многих организаций и научных направлений. Вместе с тем следует выделить решение задачи, являющейся основной, связанной с представлением о том, как ведет себя металл с развивающейся усталостной трещиной при эксплуатационном нагружении. В этом направлении выполнено множество исследований, которые обобщены, например в [6-11]. Из рассмотрения в качестве характеристики процесса разрушения скорости роста трещины и коэффициента интенсивности напряжения изучены различные внешние воздействия для множества конструкционных материалов. Однако все попытки ввести единообразное описание кинетического процесса до настоящего времени не дали положительного результата. [c.21]

Объектами исследования были изломы, сформированные в эксплуатации ВС в процессе роста усталостных трещин в трех элементах конструкций кронштейне, изготовленном из алюминиевого сплава Д16Т, системы управления самолетом Ил-76 стойке шасси, изготовленной из титанового сплава ВТ-22, самолета Ан-74 диске II ступени турбины, изготовленном из жаропрочного никелевого сплава ЭИ-698, двигателя НК-8-2у. Все сплавы имели структуру в соответствии с требованиями технологии изготовления указанных элементов [c.265]

Итак, развитие усталостных трещин в процессе эксплуатации элементов конструкций и деталей системы управления ВС является длительным. Это позволяет эффективно проводить их контроль и осуществлять эксплуатацию по принципу безопасного повреждения при обеспечении надежности функционирования систем даже при однократном пропуске трещины, поскольку число полетов с развивающейся трещиной составляет от одной до нескольких тысяч. При определении повреждающего цикла следует исходить из того, что основную роль в развитии трещины играет блок нагрузок от вибраций, которые накладываются на статическую нагрузку, возникающую в момент функционирования системы в полете. В зависимости от вида элемента конструкции вибрации вызывают продвижение трещины или могут не оказывать влияние на ее продвижение. В первом случае имеет место формирование мезоусталостных линий с площадками излома между ними, а во втором случае каждый акт функционирования элемента конструкции в полете связан с формированием каждой усталостной бороздки. В зависимости от условий работы разное число усталостных бороздок может характеризовать один полет ВС. Однако и в этом случае может быть проведена оценка числа бороздок за полет, поскольку начало функционирования и повторение этих действий в полете имеют некоторые различия, что отражается в различии профиля усталостных линий и бороздок, а также в различиях закономерности изменения шага бороздок по направлению роста трещины. Все это несколько усложняет интерпретацию [c.753]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...