Способ испытания соединений обшивок с ячеистым заполнителем и устройство для его осуществления

ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ У 1) Дополнительное к а2) Заявлено 21. 05. 81присоединением заявки3) Приоритет свид-ву -1) 3295812/29 М 5/00 ственный СССР лам нзоб н открытн оинтетеннй о д бликовано 23.12.82, БюллетеиьЯ 624.023(54) СПОСОБ ИСПИТАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ОБШИВОК С ЯЧЕИСТЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ испытании констру тноситсв части тве для испыс ячеистымприспособлеокф приспособ шивок выполнеансонами и уптом пуансонывозможностьюней поверхячеек, а уп"ей поверхта за 20но Недостаток известногоустройства заключается вони не могут быть испольиспытания перфорированны Цель изобретения - ра кциональных возможнос способатом, чтованы длобшивоширениеей. устройство узок при осу ий вид, на ображено ния нагр оба, общ Фун Изобретение о я кям конструкций, ост кций самолетов.Известен способ испытания сварныхконструкций, включаюций приложениенагрузки на внутреннюю поверхностьдетали. Известно устройство для осуществления этого способа, включающеепуансон со сферической рабочей поверностью1,Однако эти способ и устройствоне могут быть использованы для испытания соединений обшивок с ячеистымзаполнителем.Наиболее близким к изобретениюявляется способ испытания соединенийобшивок с ячеистым заполнителем, вклчающий нагружение внутренних поверхностей обшивок и определение прочности соединений. Известно устройстводля осуществления этого способа, вклчающее приспособление для нагруженияобшивок 2,Цель достигается тем, что соглас но способу испытания соединени 9 обшивок с ячеистым заполнителем, включающему нагружение внутренних поверхностей обшивок и определение прочности соединений, одновременно с нагружением внутренних поверхностей обшивок производят нагружение их наружных поверхностей равномерно распределенными нагрузками, при этом нагружение внутренних поверхностей производят приложением сосредоточенных усил й на 10-15 площади поперечного се ячейки по ее центру. Кроме того, в устройс ния соединений обшивок полнителем, включающеь е для нагружения обшив ние для нагружения об в виде двух плит с пу ругими элементами, при э установлены на плитах с взаимодействия с внутрен ностью обшивок по центру ругие элементы - с внешн ностью обшивок. На фиг. 1 из,и схема приложе ществлении спосфиг. 2 - схема размещения пунасононустройства внутри ячеек.Устройство для испытания соединений обшивок с ячеистым заполнителемвключает образец 1, состоящий из верхней обшивки 2, ячеистого заполнителя3 и нижней обшивки 4. Приспособлениедля нагружения обшивок устройствассостоит из пуансона 5, закрепленногона плите б, и упругого элемента 7,Неподвижная нижняя часть приспособления состоит из пуансона 8, закрепленного на плите 9, и упругого элемента 10.Способ осуществляется следующимобразом,В образце 1 сварной составнойконструкции выполняют отверстия диаметром с 1 с расстоянием между осямцентры которых лежат в центрешестигранной или четырехграннойячейки. При этом в верхней обшивке2, приваренной к ячеистому заполнителю 3, расстояние между отверстиями Й устанавливают по оси х равное2 Ь, по оси к - равное с В нижнейобшивке 4 координаты центров отверстий сс соответственносмещают: пооси х на величину Ь, а по осиГна величину , т.е. располагают в30шахматном порядке относительно отвеКстий верхней обшивки,Через отверстия д в верхней обшивке 2 вводят цилиндрические пуансоны 5, закрепленные резьбой на верх- )5ней плите б .соответственно координатами отверстий Л обшивки 2. Приэтом пуансоны 5 вводят таким образом,что плита б устанавливается на верхней обшивке 2 через эластичную прокладку 7, а между рабочей поверхностью (торцом) пуансона 5 и внутренней поверхностью нижней обшивки 4 образуют зазор К, равный 0,5-1 мм,Через отверстие Й нижней обшивки4 вводят цилиндрические пуансоны 8,закрепленные на плите 9 соответственно координатами отверстий Й обшивки4, а между плитой 9 и нижней обшивкой 4 устанавливают эластичную прокладку 10 и образуют соответствующийзазор.Подготовленный таким образом образец сварной сотовой конструкциик испытаниям имеет общую высоту Н.55В процессе испытания сварных соединений сотовой конструкции на отрыв через плиту б или 9 прикладывают нагрузку Р, характеристика и величина которой определяется теми 60 требованиями которые предъявляются к сварным соединениям. В результате высота Н уменьшается до размера Ь, а рабочие торцы пуансонов 5 и 8 с определенной силой нагружают обшивки 65 2 и 4, ограниченные контуром ячейкии приваренные к сотоблоку 3,Важным моментом при выборе величины нагрузки является оптимальное соотношение площадей контура ячейки,в центре которой прикладывают нагрузку, и рабочего торца пуансонов 5 и 8.Экспериментальным и расчетным путемустановлено, что площадь рабочеготорца пуансона (Яс) должна составлять.10-15 Ъ от площади поверхности, ограниченной контуром ячейки (5)Привыбранном соотношении каждая ячейкав процессе испытаний приближаетсяк условиям двухосного погружения,что позволяет испытывать на прочностьне только сварное соединение, но иосновной металл обшивки одновременнос двух сторон сотовой конструкции.Применение пуансона с площадьюрабочего торца менее 10 Ъ относительно площади Б будет способствоватьконцентрации напряжений в центре контура обшивки и вызовет преждевременное ее разрушение. При 5 больше 15относительно площади 5, концентрация напряжений в обшивке нарушит условия сохранения двухосного напряженного состояния и вызовет преждевременное разрушение по основному металлу беэ учета прочности сварного соединения,Толщина обшивок сотовой панелиможет в зависимости от размеров ячеек и назначения конструкции изменять-.ся в пределах от 0,2 до 0,6 мм, В целях предупреждения возможности произвольного повреждения обшивок нагружения пуансонами и повышения чувствительности к нагрузкам предусмотреныупругие элементы и эластичные прокладки (матрицы), которые в зависимости от твердости их материала обесПечивают необходнмое противодавление,Течение материала эластичной прокладки в процессе нагружения создает дополнительний подпор и обеспечиваетчастичное разгружение обшивки, чтопомогает создавать нагружение сварнойзоны малыми дозами и равномерно повсему контуру ячейки.В зависимости от толщины обшивкии упругих свойств ее материала свойства эластичной прокладки можно изменять с учетом повышения или понижения упругих свойств (твердости) материала прокладки, которые необходимоучитывать при подсчете действительной нагрузки на сварное соединение.Важным является и то обстоятельство, что сварное соединение в этомслучае испытывается на отрыв по всему контуру ячейки одновременно, аизменением последовательности расположения пуансонов 5 и 8 можно обеспечить различные схемы нагружения верхней и нижней обшивок. Их отличие будет состоять не тОлько в размере приФормула изобретения кладываемой нагрузки, но и в характе ре ее распределения, Например, изменяя схему расположения пуансонов 5 и 8 и соответственно для них отверстий в обшивках 2 и 4, можно сосредо.точить нагрузку в центре, а можно5 и в периферийных зонах сварной сотовой конструкции.Способ может быть использован для испытаний различных по характеру нагрузок: статических кратковре О менных и длительных циклических, дина мических, ударных и т.д. В качестве источника энергии можно использовать пресс, небольшой по мощности копер или ударный молот, вибратор, а также 15 различный груз.Усилие при этом необходимо прикладывать к внутренним стенкам обшивок и выдерживать конструкцию в напряженном состоянии установленное время. Критерием оценки надежности были приняты такие максимальные значения нагрузки и времени, при которых разрушений не наблюдалось.В результате испытаний, располагая такими данными, как величина нагрузки и время ее воздействия до разрушения, можно судить о прочности и надежности сотовой конструкции.Экспериментальная проверка предложенного способа испытаний осуществля лась на сварных технологических образцах сотовых панелей размером 100 х х 100 х 40 мм и размером ячейки 7 х 7 мм из титановых сплавов ВТ(обшивки листа д = 0,5 мгл) и ВТ(сотоблок 0 = 0,08 мм). Сварка панелей осуществлялась на контактно-роликовой машине МИТ-СП 1200 в режиме: усилие 17-20 кгс, .сварочный ток 3600-3800 Л, вревля импульса 0,06 с, время паузы 40 0,06 с, скорость сварки 1,5 м/мин, После сварки конструкцию с сотовым заполнителем подвергали диффузионному отжигу в вакууме 1 10 4 мм рт. ст, при 900 С в течение 1,5 ч. 45Перед нагружением в центре ячейки сварного образца 1 были выполнены отверстия диаметром 4,0 мм, расположенные в обшивках 2 и 4 с двух сторон в шахматном порядке. Через отверстия 50 диаметром 4,0 мм обшивок 2 и 4 в образец 1 вводятся пуансоны 5 и 8 диаметром 3 мм, закрепленные на плитах б и 9, Неподвижная плита 9 устанавливается на ровное основание таким образом, чтобы подвижная плита б под действием нагрузки Р сближалась с внешними сторонами обшивок 2 и 4,Устранение зазорапод действием нагрузки Р обеспечивает рабочий 60 контакт пуансонов 5 и 8 с внутренними сторонами обшивок 2 и 4. Сварное соединение между сотовым заполнителем и обшивкой, выполненное по отбортовке, представляет собой слоистое 65 соединение, площадь которого по кон" туру ячейки составляет 12,8 мм и носит прерывистый характер. Величину нагрузки на одну ячейку выбирали из расчета прочности сплава ВТ(60 кг/мм) и присутствия концентра" тов напряжений, которые в условиях на отрыв существенно снижают прочность сварного соединения. Величина напряжений на одной ячейке с учетом эффекта противодавления изменялась от б до 18 кг/ми , Испытания в условиях длительного (30 сут) статического нагружения показали возможность образования дефектов при напряжениях 18 кг/мм на одну ячейку, что подтвердило необходимость повышения монолитности соединения между сотовым заполнителем и обшивкой. Дефекты представляют собой отрыв обшивки от сотоблока и обнаруживаются визуально. Наилучшим качеством обладают те соединения, которые при максимальных нагрузках эа установленное время дефектов не образуют.Предлагаемому способу испытаний могут быть подвергнуты конструкции в виде сотовых панелей как из металлов, сваренных диффузионной сваркой и соединенных пайкой, так и иэ неме" таллов, соединяемых клеем.Эффективность предлагаемого спосо" ба испытаний состоит в том, что он позволяет корректировать технологию диффузионной сварки (режимы сварки, температуру нагрева, подготовку поверхности под сварку и т.д.), способствует повышению качества и надежности соединений сотовых конструкций.При этом не требуется специализирован. ного оборудования для испытаний, а простота предложенного устройства для реализации способа делают его простым и нетрудоемким в эксплуатации. 1. Способ испытания соединений обшивок с ячеистым заполнителем, включающий нагружение внутренних поверхностей обшивок и определение прочности соединений, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, одновременно с нагружением внутренних поверхностей обшивок производят нагружение их наружных поверхностей равномерно распределенными нагрузками, при этом нагружение внутренних поверхностей производят приложением сосредоточенных усилий на 10-15 площади поперечного сечения ячейки по ее центру. 2. Устройство для испытания соединений обшивок с ячеистым заполнителем, включающее приспособление для983478 ВНИИПИ Заказ 9895/47 Тираж 887 ПодписнОе филнал ППП "Патент", г,ужгород, Ул.Проектная,4 нагружения обшивок, о т л и ч а юш е е с я тем что приспособлениедля нагружения обшивок выполнено ввиде двух плит с пуансонами и упругими элементами, при этом пуансоныустановлены на плитах с возможностьювзаимодействия с внутренней поверхностью обшивок по центру ячеек, а упругие элементы - с внешней поверхностью обшивок. Источники информации,принятые во внимание при экспертиз.