Способ задержки роста усталостных трещин в конструкциях Советский патент 1987 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к ремонту деталей авиационной техники с усталостными трещинами, для которых по условиям их эксплуатации допускается работа с развивающейся трещиной и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1165552.

В основном изобретении описан способ задержки роста усталостных трещин в конструкциях из листового материала, заключающийся в том, что в вершинах трещин выполняют отверстия и устанавливают в последние крепежные элементы с радиальным и осевым натягом, а перед установкой каждого крепежного элемента в отверстия устанавливают две полувтулки, ориентируют их плоскостью раздела в направлении трещин, крепежный элемент

е р. Брали элемент кон- с усталостной сквозной

на фи1 , 4 - полувтулка с упорным буртом.

Прим струкции 1

5 трещиной 2 и проводили сверление отверстия 3 в вершине трещины и отверстий 4 и 5 перед вершиной трещины. Размещали в отверстиях 3,4 и 5 по две полувтулки 6 - 11 с упорными

О буртами, располагая упорные бурты соседних полувтулок 6 и 7,8 и 9, 10 и 11 в отверстиях 3, 4 и 5 с разных сторон элемента конструкции 1. Ориентировали плоскости полувтулок

в отверстиях 3, 4 и 5 параллельно плоскости трещины 2, причем упорные бурты соседних полувтулок 7 и 10,-8 и 11 в дополнительных отверстиях 4 и 5 и отверстии 3 при

устанавливают в отверстие, образован-20 вершине трещины 2 располагали с одное полувтулками, с радиальным натягом 5-10% от номинального диаметра отверстия в вершине трещины под полувтулки.

Недостатком известного способа является то, что создаются остаточные сжимающие напряжения в направлении роста трещины лишь в приповерхностных слоях материала, тогда как от отверстия в вершине трещины развитие усталостной трещины начинается в срединных слоях материала. Сохранение схемы нагружения детали - растяжение эквивалентной нагрузкой, вызывает сравнительно быстрый рост трещины йосле выхода изотверстия в вершине трещины, поскольку возникающие под втулкой сжимающие остаточные напряжения распространяются на

25

ной стороны элемента конструкции 1. Устанавливали в полувтулки 6-11 соответственно крепежные элементы 12 - 17 и создавали при затяжке крепежного элемента 12 - 17 крутящий момент в плоскости трещины 2. I

Дополнительное сверление двух отверстий перед вершиной усталостной

30 трещины позволяет в последующем за счет установки полувтулок и крепёжных элементов в отверстия создать сжимающие усилия вдоль направления роста трещины по вчей толщине элемента кон35 струкции. Использование буртов у по-, лувтулок позволяет при затяжке кре- пежйого элемента создать крутящий момент в плоскости трещины, в результате чего возникает эффект самоторнебольщую длину в направлении предпо- 40 можения устапостной трещины за счет лагаемого распространения трещины. контактного взаимодействия ее береЦелью изобретения является увеличение периода задержки роста трещины за счет создания сжимающих усилий перед вершиной трещины и крутящего . момента в плоскости трещины.

На фиг.1 представлена схема расположения отверстий в элементе конструкции перед вершиной трещины на фиг.2 - сечение по отверстиям перед вершиной трещины с указанием расположения буртов полувтулок, на фиг.З- сечение, проходящее через отверстия перед вершиной трещины, и отверстие в вершине трещины с указанием расположения крепежных элементов и бур ТО8 полувтулок перед созданием кру- тяцего момента в плоскости трещины;

е р. Брали элемент кон- с усталостной сквозной

на фи1 , 4 - полувтулка с упорным буртом.

Прим струкции 1

трещиной 2 и проводили сверление отверстия 3 в вершине трещины и отверстий 4 и 5 перед вершиной трещины. Размещали в отверстиях 3,4 и 5 по две полувтулки 6 - 11 с упорными

буртами, располагая упорные бурты соседних полувтулок 6 и 7,8 и 9, 10 и 11 в отверстиях 3, 4 и 5 с разных сторон элемента конструкции 1. Ориентировали плоскости полувтулок

6 в отверстиях 3, 4 и 5 параллельно плоскости трещины 2, причем упорные бурты соседних полувтулок 7 и 10,-8 и 11 в дополнительных отверстиях 4 и 5 и отверстии 3 при

5

ной стороны элемента конструкции 1. Устанавливали в полувтулки 6-11 соответственно крепежные элементы 12 - 17 и создавали при затяжке крепежного элемента 12 - 17 крутящий момент в плоскости трещины 2. I

Дополнительное сверление двух отверстий перед вершиной усталостной

0 трещины позволяет в последующем за счет установки полувтулок и крепёжных элементов в отверстия создать сжимающие усилия вдоль направления роста трещины по вчей толщине элемента кон5 струкции. Использование буртов у по-, лувтулок позволяет при затяжке кре- пежйого элемента создать крутящий момент в плоскости трещины, в результате чего возникает эффект самотор

гов, что снижает затраты энергии при нагружении элемента конструкции на рост трещины и вызывает Существенное уменьшение скорости ее роста. Совокупность сжимающих усилий вдоль направления предполагаемого роста трещины и крутящего момента в плоскости трещины обеспечивает рассеяние энергии, ПОДВОДИМОЙ К вершине трещины внепгией циклической нагрузкой, и компенсацию ее с одной стороны сжимающими нагрузка1 га перед вершиной трещины, а с другой стороны поглощением

материалом энергии не в связи с образованием свободной поверхности при росте трещины, а в связи с образованием продуктов фреттинга в результате контактного взаимодействия берегов усталостной трещины, в том числе уже существующих берегов усталостной трещины в элементе конструкции., поступившем в ремонт.

После указанных выше операций проводили сравнительные усталостные испытания элементов конструкции, в которых реализован данный способ задержки роста усталостных трещин, и испытания элементов конструкций, в которых реализован способ задержки роста усталостных трещин по известному изобретению. В результате испытаний было установлено, что реализация данного способа позволяет увеличить период зарождения усталостной трещины от отверстия в ее верпшне и в несколько раз снизить скорость роста трещины после ее зарождения и развития от отверстия при вершине по сравнению с известным. В некоторых опытах наибольшего эффекта достигали в случае изменения траектории движения трещины от отверстия при вершине усталостной трещины к одному из-отверстий перец, вершиной трещины. В этом случае резко возрастал период задержки роста трещины от дополнительного отверстия.

30 ных сторон элемента конструкции, ориентируют плоскости полувтулок в дополнительных отверстиях параллельно плоскости трещины, причем упорные бурты соседних полувтулок в дополниИспользование предлагаемого способа позволяет увеличить период зарождения трещины от отверстия в ее вершине и снизить скорость ее роста между двумя дополнительными отверсти-35 тельном отверстии и отверстии при ями за счет создания сжимаюпщх уси- вершине трещины располагают с одной ЛИЙ перпендикулярно плоскости тре- стороны элемента конструкции и соз- щины, крутящего момента в ее плоско- дают при затяжке крепежного элемента сти, что приводит к явлению контакт- крутящий момент в плоскости трещины.

него взаимодействия берег ов ycTajrocT- ной трещины,

В результате этого возрастает период работы элемента конструкции с .

трещиной до достижения ее критической длины, что позволяет увеличить межремонтный ресурс конструкции без дополнительных осмотров элемента конструкции с усталостной трещиной

в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

Способ задержки pocj a усталостных трещин в конструкциях по авт.

св. № 1165552,- отличающий- с я тем, что, с целью увеличения периода задержки роста трещины за счет создания сжимающих усилий перед вершиной трещины и крутящего момента в плоскости трещины, дополнительно сверлят два отверстия перед вершиной усталостной трещины симметрично относительно плоскости трещины на расстоянии от отверстия при вершине трещины не более двух его диаметров, устанавливают в каждое отверстие две полувтулки с упорными буртами, располагают упорные бурты соседних полувтулок в каждом отверстии с разных сторон элемента конструкции, ориентируют плоскости полувтулок в дополнительных отверстиях параллельно плоскости трещины, причем упорные бурты соседних полувтулок в дополнительном отверстии и отверстии при вершине трещины располагают с одной стороны элемента конструкции и соз- дают при затяжке крепежного элемента крутящий момент в плоскости трещины.

Изобретение относится к области ремонта деталей, в частности к способу задержки роста усталостных трещин в конструкциях, для которых по условиям их эксплуатации допускается работа с развивакяцейся трещиной. Цель изобретения - увеличение периода задержки роста трещин. Выполняют отверстия (О) в вершинах трещин и устанавливают в последние крепежные элементы (КЭ) с радиальньм и осевым натягом. При этом перед установкой каждого КЭ в отверстия устанавливают две полувтулки (П), ориентируют их плоскостью раздела в направлении трещины. КЭ устанавливают в О, образованное П с радиальным натягом 5-10% от номинального диаметра О в вершине трещины под П. Дополнительно сверлят два О перед вершиной усталостной трещины симметрично относительно плоскости трещины на расстоянии от О при вершине трепц ны не более двух его диаметров. Устанавливают в каждое О две П с упорными буртами. Располагают упорные бурты соседних П в каждом О с разных сторон элемента конструкции. Ориентируют плоскости П в дополнительных О параллельно плоскости трещины. Упорные бурты соседних П в дополнительном О и О при вершине трещины располагают с одной стороны элемента конструкции и создают при затяжке крепежного элемента крутящий момент в плоскости трещины. При этом обеспечивается рассеяние энергии, подводимой к вершине трещины, возникает эффект ее самоторможения. 4 ил. с с (Л N3 СО со « о vj N)

-Q

О

О

$

4

(Риг.1

fptiz.2

13

16

12

iPuz,

цг.З

Редактор Л.Пойхан

Составитель З.Хаустова

Техред Н.Глущенко Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1101/12Тираж 976Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4