Способ торможения трещины в тонколистовом элементе конструкции

(51) 4 В 23 Р 6/ еР;.;1 гР 115 1111йо ь. ьГ АНИ РЕТЕНИ ЕЛЬСТ(56) Р 11 4365314/31-2730.11.87 15.08,89. Бюл. Р 30 Челябинский политехн т им. Ленинского ком А.В.Колесов и К.М.Гу 658.588.8 (088.8) Авторское свидетельс 6920, кл. В 23 Р 6./О торское свидетельств32452, кл. В 23 Р 6/О ческий мол ер во СС 198 СССР 198(54) ТОНК (57) новл иост с Ф оч. ановости, та ед были ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР А 8 ТОРСКОЮЮ СВИД СПОСОБ ТОРИОЖЕН 1 И ТРЕ 111 ИНЫ ВОЛИСТОВОМ ЭЛЕМЕНТЕ КОНСТРУКЦИИ Изобретение относится к восстаению и ремонту изделий, в части 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 Изобретение относится к восст лению и ремонту изделий, в части пр назначено для торможения рос трещин, расположенных в труднодоступ ных для ремонта местах элементов кон струкций из листового материала.Целью изобретения является расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечения торможения роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступ ных для проведения ремонтных работ местах.,80150045 роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных для проведения ремонтных работместах. Зона трецины подвергается механической обработке. Осуществляютнанесение выходящего на трещину надреза перпендикулярно направлению еероста в зоне 0 1/01/2, причем1 й/1- 7,5, где й - длина надреза;1 - расстояние от надреза до вершинытрещины; К, - длиыа трещины. Если позволяет расположение трещины на детали, возможно нанесение несколькихнадрезов вдоль трецины перпендикулярно направлению ее ростаС нанесением надреза при упомянутых условияхконцентрация напряжения падает, прность детали растет. При циклическихнагрузках это приводит к замедлениюскорости развития трещины, т.е. кувеличению долговечности конструкцийс трещиной. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.,4 ил. На фиг.1 изображена реализация СЛ способа для торможения трецины; нафиг.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 елены иэ данных эксперим3 150045 та на моделях их фотоупругого материала ЭД-бМ. Была изготовлена пластина из этого материала длиной 200 мм, шириной 30 мм, толщиной 4 мм. Напластину наносится краевой надрез длиной 12 мм " эмитирующий трещину, Изготовленная модель была нагружена статичной растягивающей силой Р == 460 Н. С данной модели была снята 10 картина изохром. На указанной модели на расстоянии 1 = 2 мм от вершины " трещины дополнительно была нанесены два надреза длиной Й = 5,5 мм, выходящие на трещину и перпендикулярные 15 ей. Данная модель была нагружена аналогичной силой . После этого длину надрезов постепенно увеличивали до с 1 = 15 мм. При этом условия нагружения оставались прежние. 20На полученных фотографиях в наоправлении 75 от оси роста трещины была проведена прямая линия А-В. Наоправление 75 было выбрано из условия, что в этом направлении размер 25 изохром наибольший, Далее были построены зависимости й(п,Ь), где и - порядок изохромы; Ь - расстояние от вершины трещины до середины изохромы. , Полученные зависимости, представлены 30на графике,(фиг,4).Таким образом, при Ь линии зависимостей 2 и 3 показывают меньшие значения п по сравнению с линией 1. Выполненные надрезы дают снижение на пряжений в вершине трещины.Линия 2 отличается по характеру от линии 1. Это объясняется тем, чтонадрезы вносят определенное перераспределение напряжений в зоне трещины 40и в ее вершине снижают уровень напряжений.Линия 3 подобна по своему характеру линии 1. Следовательно, в этомслучае надрезы играют роль края пластины, тем самым реализуется эффект"уменьшения" длины трещины. Об этомговорит аналогичность линий 3 и 1.Таким образом, из всего следует,что эффективная область соотношенияразмер надреза - расстояние от вершины трещины следующее:1 с й/1 7,5,где й - длина надреза;551 - расстояние от надреза довершины трещины.Был проведен анализ полей напряжений в вершине трещины в зависимости от удаленности надреза от вершины трещины, Анализ показал, что наибольшая эффективность способа наблюдается в случае, когда 1/ К = 1/3 (фиг.1). В случае недоступности указанной зоны размещения надреза выполнение последнего рекомендуется в максимальной близости к ней. Целесообразно производить надрез до 1/= 1/2, т.е. надрез располагается в зоне Ос 1/с 1/2, максимальный эФфект в 1/сс 1/3Картина упругих напряжений качественно 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 трещины 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, Дпя реализации способа необязателен доступ к обратной поверхности издедий и к вершине трещины. Способ можно применить к изделиям, изготовленоным 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. Были изготовлены образцы из листовой стали Ст 3 КП толщиной 0,6 мм. Ширина образцов 120 мм, длина 360 мм. На всех образцах была нанесена краевая трещина длиной 50 мм. В первой серии1500458 фо Р мул а 0 1/Аб 1/2,причем 1 с й/1 7,5,Образец в серии Разрушающая нагрузка, кГ, в образцах контроль с 1 над- с 3 кадре- с засверных резом зами ловкой 586596618600 584 620 596 600 464 506 490 487 572 560 590 574 123Среднее по серии образцов бали нанесены надрезы Й = = 30 мм при расстоянии 1 = 10 мм симметрично отйосительно оси трещины (фиг.1). Во второй серии были нанесены надрезы по всей длине трещины (фиг.3):1 = 10 мм, д 420 мм;1 = 18 мм й = 38 мм;1 З = 28 ммр 6 =55 мм, Третья серия образцов была контрольной (без надрезов и засверловки). Четвертая серия образцов была с эасверловкой в вершине трещины диаметром 5 мм.Результаты испытаний сведены в таблицу. Как видно из таблицы, технически полезный эффект от применения способа - повышение прочности элемента конструкции с трещиной составляет 203, что сравнимо с применением способа засверловки вершины трещины. Однако данный способ менеетребователен к условиям доступа к зоне трещины и конкретно к ее вершине. Осуществление данного способа требует меньше . времени, что снижает трудоемкость ремонтных работ. изобретения 1. Способ торможения трещины втонколистовом элементе конструкции, заключающийся в механической обра ботке эоны трещины, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей ремонта изделий, механическую обработку осуществляют нанесением выходяще го на трещину надреза перпендикулярно направлению роста трещины в зоне где й- длина трещины;1 - расстояние от надреза до вершины трещины;25 й - длина надреза.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что наносят несколько надрезов.500458 2 Состави ель Л.Назарова едактор Н. Горват Техред М.Дидык Корректор Т. Колб Заказ 4808/15 Тираж 894 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Я, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 101