Способ задержки роста усталостных трещин Советский патент 1988 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к машиностроению, направлено на продление срока службы деталей и элементов конструкций с усталостными трещинами и может быть использовано при ремонте элементов авиационных конструкций

Целью изобретения является повы- шение .эффективности задержки за счет реализации пластического затупления вершин усталостной трещины вдоль всего ее фронта и наведения остаточ- ных напряжений сжатия перед вершиной трещины по всей толщине элемента.

На фиг, 1 представлен элемент конструкции с отверстиями у вершины трещиныJ на фиг. 2 - схема формирования зон пластической деформации перед вершиной трещины; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 элемента конструкции со стяжными и крепежными элементами на фиг, 4 - схема изменения перемещений в вершине трещины при растяжении элемента конструкции в направлении, перпендикулярном плоскости трещины.

Пример. В элементе 1 конструкции толщиной 7 мм из алюминиевого сплава АК6 с усталостной трещиной 2 вьтолняют отверстия 3, 4 и 5 соответственно перед и за вершиной трещины 2 по обе стороны трещины 2 и по одной прямой, перпендикулярной плоскости трещины 2, располагая оси 6 и 7 каждой пары отверстий 3 и, 4 симметрично вершине трещины на одной прямой, ориентированной под углом 45 к плоскости трещины 2, а также сверлят отверстия 5 в плоскости, проходящей через вершину трещины 2. Элемент 1 конструкции подвергают растяжению, прикладьшая нагрузку в плоскости, проходящей через вершину трещины 2. О начале перемещения берегов усталостной трещины 2 и ее раскрытий, соответствующем достижению усилия Рр 1200 кг, раскрывающего трещину 2, судят по перемещению стрелки 8 на шкале 9. Увеличивают растягивающее усилие в три раза до 3600 кг по отношению к усилию Р 1200 кг и снимают нагрузку. Далее проводят растяжение с усилием ЗРд 3600 кг элемента 1 конструкции между отверстиями 3, затем между отверстиями 4 вдоль линий, расположенных под углом 45°к плоскости трещины 2. Осуществляют локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины

0

Г

0

5

0

5

0

5

0

5

2 в направлении, перпендикулярном плоскости элемента, а отпечатки (не показаны) располагают в два ряда по обе стороны трещины 2 и параллельно ей. Устанавливают в отверстия 3, 4 и 5 крепежные элементы 10 и 11, а перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание крепежа 10 с помощью шайб 12, расположенных под головками крепежа 10, 11, и тяг 13, имеющих противоположную нарезку, которые размещают внутри стягивающей гайки 14. Стягивание крепежа 10 проводят параллельно поверхности элемента 1, расположенного с разных сторон трещины 2, между отверстиями 3-5 и 5-4, осуществляют пересечение в пространстве стяжных элементов 12, 13 и 14, расположенных с разных сторон элемента 1.

Выполнение отверстий симметрично вершине трещины по обе стороны от плоскости трещины позволяет в последующем осуществить растяжение элемента в трех направлениях, ориентированных под углом 45° одно к другому Осуществление растяжения с усилием, равным тройной величине усилия раскрытия вершины трещины вдоль всех трех направлений, позволяет реализовать пластическое затухание вершины трещины, а также создать поле ос- таточных сжимающих напряжений перед вершиной трещины в зоне ее предполагаемого распространения на всю толщину элемента. Локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины позволяет сблизить.ее берега и создать остаточные напряжения сжатия вдоль всей плоскости трепщны.

Осуществление попарного стягивания крепежа позволяет компенсировать растягивающие эксплуатационные эквивалентные напряжения, а расположение стяжных элементов с разных сторон элемента с их пересечением в пространстве позволяет реализовать про- . дольный сдвиг в плоскости трещины и осуществить торможение трещины за счет контактного взаимодействия ее берегов.

Изобретение позволяет создать поле сжимающих остаточных напряжений вдоль всего контура трещины и перед ее вершиной вдоль всего ее фронта и на всю толщину сечения элемента конструкции, а также частично компенсировать растягивающие эксплуатационные усилия. Задержка страгйвания по сравнению с известным способом весьм существенна, поскольку позволяет, увеличить в несколько раз количество циклов до момента начала движения трещины. При этом скорость движения после страгйвания трещины .существенно ниже - более чем в 3 раза ниже, чем по известному способу, В результате использование способа позволяет увеличить период эксплуатации элемента конструкции с усталостной трещиной до достижения ею критического размера и увеличить период надежной работы конструкции между осмотрами без снижения уровня требуемой безо-, пасности при реализации эксплуатации конструкции по принципу безопасного повреждения. ,

Формула изобретения

Способ задержки роста усталостных трещин, заключаю1цийся в том, что осуществляют локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины в направлении, перпендикулярном плоскости элемента, а отпечатки располагают в два ряда по обе стороны трещины и параллельно ей, о т - ли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности за- держки-страгизания трещины за счет реализации пластического затупления вершины усталостной трещины всего ее фронта и наведения остаточных напряжений сжатия перед вершиной трещины по всей толщине элемента, перед локальным пластическим деформированием в элементе по обе стороны трещины и по одной прямой, перпендикулярной плоскости трещины, сверлят отверстия перед и за вершиной трещины, располагая оси каждой пары отверстий симметрично вершине трещины на одной прямой, ориентированной под углом 45 к плоскости трещины, а также сверлят отверстия в плоскости, проходящей через вершину трещины, :nofl- вергают элемент растяжению перпендикулярно плоскости трещины, фиксируют растягивающее усилие, раскрывающее вершину трещины, продолжацот растяже- ние с усилием, в три раза большим усилия раскрытия трещины, снимают нагрузку, осуществляют растяжение элемента вдоль одной и вдоль д-ругой линии, проходящей под углом 45° к плоскости трещины через ее вершину с усилием, равным усилию растяжения элемента перпендикулярно плоскости трещины, а после локального пластического деформирования устанавливают в отверстия крепежные элементы, перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание крепежа параллельно поверхности элемента, расположенного с разных сторон от трещины в отверстиях перед вершиной и в плоскости тре35

щины, а также в плоскости вершины трещины и за вершиной трещины.

Изобретение относится к области ремонта, в частности к способам задержки роста усталостных трещин, и может найти применение при ремонте элементов авиационных конструкций. Целью изобретения является повышение эффективности задержки страгиванкя трещины. Для этого сверлят отверстия 3, 4 и 5 за VI перед вершиной трещины. Располагают оси отверстий 6 и 7 каждой пары отверстий 3 и 4 симметрично ili вершине трещины ка. одной прямой, ориентированной под углом 45 к плоскости трещины. Подвергают элемент 1 конструкции растяжению, фиксируют нагрузку, при которой происходит раскрытие берегов трещины 2. Увеличивают нагружу в три раза по отноше- нию к усилию растяжения, Лапее проводят растяжение элемента 1 вдоль линий, расположенных под углом 45 к плоскости трещины 2. Осуществляют локальное пластическое деформирование зоны расположения трещины. Устанавливают в отверстия 3 и 4 крепежные элементы, а перед их затяжкой осуществляют попарное стягивание между отверстиями 3-5 и 5-4, осуществляя в пространстве пересечение стяжных элементов. Осуществление растяжения позволяет -реализовать пластическое затупление вершины трещины, а также создать поле остаточных сжимающих напряжений перед вершиной трещины. 4 ил. (Л со о оь оо 4ib СлЭ

фиг. 2

;/

Ус1/лиер

/j

//

12

fJepeMeu/entje (pue.f.