Способ торможения трещины в тонколистовом элементе конструкции Советский патент 1989 года по МПК B23P6/04 

Изобретение относится к восстановлению и ремонту изделий, в частнос.ти, предназначено дпя торможения роста трещин, расположенных в труднодоступных для ремонта местах элементов конструкций из листового материала.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работ местах.

На фиг.1 изображена реализация способа для торможения трещины; на фиг.2 - реализация способа для торможения трещины в зоне ограниченной доступности заштрихована недоступная зона); на фиг.3 - реализация способа с использованием нескольких надрезов; на фиг.4 - зависимость между расстоянием от вершины трещины до середины изохромы и его порядком.

Границы соотношения размер надреза - расстояние от вершины трещины - бьши определены из данных эксперимен4 О1

00

та на моделях их фотоупругого материала ЭД-бМ. Была изготовлена пластина из этого материала длиной 200 мм, шириной 30 мм, толщиной 4 мм. На пластину наносится краевой надрез 12 мм - эмитирующий трещину. Изготовленная модель была нагружена статичной растягивающей силой Р 460 Н. С данной модели была снята jg картина изохром. На указанной модели на расстоянии 1 2 мм от верщины трещины дополнительно была н есены два надреза длиной d 5,5 мм, выходящие на трещину и перпендикулярные tS ей. Данная модель была нагружена аналогичной силой. После этого длину надрезов постепенно увеличивали до d 15 мм. При этом условия нагруже- ния оставались прежние.20

На полученных фотографиях в направлении 75 от оси роста трещины была проведена прямая линия А-В. Направление 75 было выбрано из условия, что в этом направлении размер 25 изохром наибольший. Далее были построены зависимости f(n,b), где п - порядок изохромы; Ь - расстояние от вершины трещины до середины изохромы. Полученные зависимости, представлены 30 на графике,(фиг.4).

Таким образом, при линии зависимостей 2 и 3 показывают меньшие значения п по сравнению с линией 1. Выполненные надрезы дают снижение на- 5 пряжений в вершине трещины.

Линия 2 отличается по характеру от линии 1. Это объясняется тем, что - надрезы вносят определенное перераспределение напряжений в зоне трещины 40 и в ее вершине снижают уровень напряжений .

Линия 3 подобна по своему характеру линии 1.- Следовательно, в этом случае надрезы играют роль края плас- 45 тины, тем самым реализуется эффект уменьшения длины трещины. Об этом говорит аналогичность линий 3 и 1.

Таким образом, из всего следует, что эффективная область соотношения размер надреза - расстояние от вершины трещины следующее;

50

1 d/1 7,5,

где d - длина надреза;

1 - расстояние от надреза до

вершины трещины,

Был проведен анализ полей напряжений в вершине трещины в зависимосgS 0

5 0

5

0

5

0

5

ти от удаленности надреза от вершины трещины. Анализ показал, что наибольшая эффективность способа наблюдается в случае, когда I/oi 1/3 (фиг.1). В случае недоступности указанной зоны размещения надреза выполнение последнего рекомендуется в максимальной близости к ней. Целесообразно производить надрез до 1/0 1/2, т.е. надрез располагается в зоне 0 , максимальный эффект в .

Картина упругих напряжений качест венно соответствует полю напряжений в пластической области. Если в вершине трещины реализуется пластическая зона (пластический шарнир), то напряжения в этой зоне зависят от распределения напряжений вне этого шарнира, т.е. поля напряжений в упругой области определяет-характер распределения напряжений в области, вошедшей в пластической состояние.

При обнаружении дефекта типа тре- 1ЦИНЫ 4 на изделие 5 определяют размеры этого дефекта и его расположение. После этого делают надрезы 6 и 7 в наиболее близком к вершине трещины месте. Надрезы выполняют перпендикулярно к направлению роста трещины, удовлетворяя указанным требованиям.

Нанести надрезы можно любым известным способом (газорезка, фрезерование, пропилка, вырубка,...). Способ можно реализовать на изделиях, находящихся под нагрузкой. При этом эффективность способа не уменьшается. Для реализации способа необязателен доступ к обратной поверхности изде- дий и к вершине трещины. Способ можно применить к изделиям, изготовленным из различных материалов (сталь, цветные металлы, композиционные материалы, полимеры), его можно использовать как в заводских, так.и в полевых условиях при минимальных затратах времени и ресурсов, без применения каких-либо дополнительных материалов, устройств и приспособлений. Применение предлагаемого способа возможно совместно с уже известными способами остановки трещин.

Эффективность способа дополнительно была проверена экспериментально. Выпи изготовлены образцы из листовой стали Ст 3 КП толш;иной 0,6 мм. Ширина образцов 120 мм, длина 360 мм. На всех образцах была нанесена краевая трещина длиной 50 мм. В первой серии

образцов бали нанесены надрезы d 30 мм. при -расстоянии 1 10 мм симметрично отйосительно оси трещины (фиг.1). Во второй серии были нанесены надрезы по всей длине трещины (фиг.З):

1 10 мм, Лц : 20 мм;

1г 18 мм,. d« 38 мм;

28 мм.

dg 55 мм.

Третья серия образцов была контрольной (без надрезов и засверловки) Четвертая серия образцов бьша с за- сверловкой в вершине трещины диаметром 5 мм.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, технически полезный эффект от применения спосо- ба - повышение прочности элемента конструкции с трещиной составляет 20%, что сравнимо с применением способа засверловки вершины трещины. Однако данный способ менее требователен к условиям доступа к зоне трещины и конкретно к ее вершине. Осуществление данного способа требует меньше

времени, что снижает трудоемкость ре- монтных работ.

Формула изобретения

1.Способ торможения трещины в тонколистовом элементе -конструкции, заключающийся в механической обработке зоны трещины, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей ремонта изделий, механическую обработку осуществляют нанесением выходящего на надреза перпендикулярно направлению роста трещины в зоне

0 1/й6 ё 1/2, причем

1 d/1 7,5,

где об - длина трещины;

1 - расстояние от надреза до вершины трещины; d - длина надреза.

2.Способ ПОП.1, о тличаю- щ и и с я тем, что наносят несколько надрезов.

Изобретение относится к восстановлению и ремонту изделий , в частности, предназначено для торможения роста трещин, расположенных в труднодоступных для ремонта местах элементов конструкций из листового материала. Цель изобретения - расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работ местах. Зоны трещины подвергается механической обработке. Осуществляют нанесение выходящего на трещину надреза перпендикулярно направлению ее роста в зоне O≤D/L≤1/2, причем 1≤D/L≤7,5, где D - длина надреза

L - расстояние от надреза до вершины трещины

α - длина трещины. Если позволяет расположение трещины на детали, возможно нанесение нескольких надрезов вдоль трещины перпендикулярно направлению ее роста. С нанесением надреза при упомянутых условиях концентрация напряжения падает, прочность детали растет. При циклических нагрузках это приводит к замедлению скорости развития трещины, т.е. к увеличению долговечности конструкций с трещиной. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

1464572586

2506 560596

3490590618 Среднее по серии487. 574600

584 620 596 600

/V

М

CpUe.i

gjue.Z

IB -30

фивЛ

сриеЗ

)