SU1496980A1

SU1496980A1 - Method of retarding fatigue crack growth

Info

Publication number: SU1496980A1
Application number: SU874354239A
Authority: SU
Inventors: Владимир Анатольевич Ульянов; Анатолий Эмануилович Бойченко
Original assignee: Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Восстановления Деталей "Ремдеталь"
Priority date: 1987-12-31
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1989-07-30

Abstract

Изобретение относитс к ремонтно-восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконструкций. Цель изобретени - уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности работы детали. В вершинах трещины выполн ют отверсти ,в которые устанавливают болты. По обе стороны детали и вокруг трещины создают равномерно распределенные напр жени сжати σ_сж = 0,5-0,7σ_кр по кривой замкнутой линии. Последн представл ет собой геометрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соедин ющей концы трещины, на рассто нии L ,определ емом из следующих соотношений: 1,5 R≤L*982,5 R , где σ_кр - критическое напр жение разрушени детали с трещиной, кг/мм², R - длина пластически деформированной зоны, мм. При этом равномерно распределенные напр жени сжати достигаютс посредством прижати с обеих сторон чашеобразных элементов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to the repair work, in particular to the repair of defects in the form of cracks of metal structures. The purpose of the invention is to reduce the labor intensity of repairing sheet parts with branched cracks and to increase the reliability of the part. At the tips of the cracks, holes are made into which the bolts are installed. On either side of the part around the crack and create a uniformly distributed compressive stress σ _cr = 0,5-0,7σ _{compression channel} along a closed curve. The latter is the locus of points equidistant from a closed line connecting the ends of cracks, at a distance L, emom determined from the following relations: 1,5 R≤L * 982,5 R, wherein σ _cr - a critical voltage destroying items with a crack, kg / mm ² , R is the length of the plastically deformed zone, mm. In this case, uniformly distributed compressive stresses are achieved by pressing on both sides of the cup-shaped elements. 1 hp f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к ремонтно- восстановительным работам, в частности к ремонту дефектов в виде трещин металлоконстрзтсций, и может найти применение в различных отрасл х машиностроени . .The invention relates to repair work, in particular to the repair of defects in the form of cracks of metal structures, and can be used in various fields of engineering. .

Целью изобретени вл етс уменьшение трудоемкости ремонта листовых деталей с разветвленными трещинами и увеличение надежности детали в работе.The aim of the invention is to reduce the labor intensity of repairing sheet parts with branched cracks and to increase the reliability of the part in operation.

На фиг. 1 изображена V -образна трещина е засверленными отверсти ми в вершинах; на фиг. 2 - участок листовой детали после установки крепежньк элементов, вид сверху; на фиГоЗ - сечение А-А на фиг. 2.FIG. Figure 1 shows a V-shaped crack e with bored holes in the tops; in fig. 2 - section of sheet metal part after installation of fasteners, top view; in FIG. 3, section A-A in FIG. 2

Способ задержки роста усталостных разветвленных трещин в листовых детал х осуществл етс следующим образоМоThe method for delaying the growth of fatigue branched cracks in the sheet parts is carried out as follows.

В ремонтируемой листовой детали 1 с V-образной или паукообразной трещиной 2 по длине пластически деформированной зоны R просверливают отверсти 3 диаметром не менее толщины детали, что позвол ет ликвидировать участок с дефектной структурой. Затем устанавливают чашеобразные менты 4 (с просверленными отверсти4lb In the sheet metal part 1 being repaired with a V-shaped or spider-shaped crack 2 along the length of the plastically deformed zone R, holes 3 are drilled with a diameter not less than the thickness of the part, which allows eliminating the area with the defective structure. Then install cup-shaped cops 4 (with drilled holes 4lb

;о;about

О) ABOUT)

0000

ми, совпадающими с отверсти ми в вершинах трещины), перекрывающие зону пластической деформации и локализующие область действи ветвей сложной трещ1шы 2, вставл ют крепежные болты 5, проход щие lepea отверсти листовой детали и чашеобразных элементов, и зат пшают их гайками 6 до достижени сжати G (;. 0,5-0,7(5 Дл более надежной работы под чашеобразные элементы устанавливают цилиндрические пружины 7, создающие также крут щий момент в вершинах трещины, ослабл ющий вли }1ие внешней циклической нагрузки и способствующий возникновению эффекта самоторможени усталостной трещины.overlapping the zone of plastic deformation and localizing the area of action of the branches of a complex crack 2, insert fixing bolts 5 passing the holes of the sheet part and cup-shaped elements through the lepea, and tighten them with nuts 6 until compression is reached G (; 0.5-0.7 (5) For more reliable operation, cylindrical springs 7 are installed under the cup-shaped elements, creating also a torque at the tips of the cracks, weakening the influence of external cyclic load and contributing to the causal effect motor restraint fatigue cracks.

Как показали лабораа орные испытани , создание по кривой замкнутой лиНИИ , котора представл ет собой гео- метрическое место точек, равноудаленных от замкнутой линии, соедин ющей концы трещины, напр жени сжати ° 0, не обеспечивает надежной блокировки сложной раз ветвленной трещины от воздействи внешней циклической нагрузки. Это приводит к раскрытию , росту .трещины, что в конечном итоге приводит к выбраковке,. Увеличе- ние же напр жени сжати , создаваемого чашеобразными элекентаьш О , 0, 7(J),p при длительных знакопеременных внешних нагрузках способствует росту за- родьтыевых трещин вблизи чашеобразных элементов и разветвленной трещины.As shown by laboratory tests, creating a closed line in a curve, which represents the geometrical location of points equidistant from a closed line connecting the ends of the crack, compressive stress ° 0, does not ensure reliable blocking of a complex time-branching crack from external cyclic load. This leads to the disclosure, growth. Crack, which ultimately leads to culling ,. An increase in the compressive stress created by the cup-shaped elements O, 0, 7 (J), p with long alternating external loads promotes the growth of native cracks near the cup-shaped elements and the branched crack.

Как известно, на конц ах трещин образуетс зона повьш1енной опасности дальнейшего развити и зарождени вторичных трещин, котора определ етс расчетным путем и обозначаетс радиусом R. Как показали испытани при величине 14 1,5R нет надежной блокировки ксГуцов трещины. При 1 2,5R за счет значительного уве- личени длины линии приложени распределенных напр жений сжати резко возрастают энергетические затраты дл создани необходимых распреде- ленных напр жений сжати , что неце- лесообразно.As is well known, at the ends of the cracks an area of danger of further development and generation of secondary cracks is formed, which is determined by calculation and denoted by radius R. As the tests showed at 14 1.5R, there is no reliable blocking of crack fractures. At 1 2.5R, due to a significant increase in the length of the line of application of the distributed compressive stresses, the energy costs for creating the necessary distributed compressive stresses increase dramatically, which is unsuitable.

Пример, Проведено исследование образца - элемента металлической конструкции с V -образной трещиной PfliiKou по ветв м L 40 мм, с толщи- ной листовой детатш Н 6 мм, (У р 14 кгc/мм, радиусом зоны пластичекой деформации по направленно разви- ти трещины R 6,5 мм, с приложенииаы кр Example. A sample of a metal structure with a V-shaped PfliiKou crack along the branches L 40 mm, with a sheet thickness of N 6 mm, was studied (At 14 kgc / mm, the radius of the plastic deformation zone along the directionally developed crack R 6.5 mm, with attachment

ем внешних циклических эксплуатацион напр жений G 5,0-7,0 кгс/мм,external cyclic operating voltage G 5,0-7,0 kgf / mm,

Засверливают в вершинах разветвленной трещины отверсти не менее толщины листовой детали с увеличением на 2-3 мм, чтобы выбрать в сю зону вокруг конца трещины с дефектной структурой. Диаметр отверстий равен 8 мм. Соедин ют вершины V -образной трещины и получают треугольник (фиг, 2), Перпендикул ры, проведенные из середин его сторон, пересекаютс в точке, служащей центром .описанного вокруг него круга с радиусом 23 мм. От этого круга на рассто нии 1 выбираетс лини приложени действи чашеобразных элементов по созданию распределенных сил сжати ,оDrill holes in the tops of a branched crack with a hole of at least the thickness of the sheet metal part with an increase of 2-3 mm in order to choose a zone around the crack end with a defective structure. The diameter of the holes is 8 mm. The vertices of the V-shaped crack are joined and a triangle is obtained (FIG. 2). Perpendiculars drawn from the middle of its sides intersect at a point serving as the center of a circle circumscribed around it with a radius of 23 mm. From this circle, at a distance of 1, the line of action of the cup-shaped elements to create distributed compressive forces,

Радиус чашеобразных элементов выбираетс из соотношени RXD Is 1 выбирают из соотношени 1,5R 6 1 :: 2,5R; 1 2R 2 х.6,5 13| тогда R, + 1 36 мм,The radius of the cup-shaped elements is selected from the ratio RXD Is 1 is selected from the ratio 1.5R 6 1 :: 2,5R; 1 2R 2 x.6.5 13 | then R, + 1 36 mm,

Чашеобразные элементы диаметром 72 ММ-, толпщнбй 3 мм, высотой 15 мм прикладьтают с обеих сторон листовой детали и крепежными элементами (болтами диаметром 8 мм с применением цилиндрических пружин 12 мм) зат гивают гайками до создани на- напр жени сжати GCA. 7,0- 10,0 кгс/мм, Кра чашеобразных элементов , соприкасающихс с поверхность листовой детали, выполнены по радиусу г 1,5 мм.Cup-shaped elements 72 mm in diameter, 3 mm thick, 15 mm high, are applied on both sides of the sheet part and fasteners (bolts 8 mm in diameter using 12 mm cylindrical springs) are tightened with nuts until a compressive stress GCA is applied. 7.0-10.0 kgf / mm. The edge of the cup-shaped elements in contact with the surface of the sheet part is made along the radius g 1.5 mm.

Анализ результатов усталостных испытаний элемента металлической конструкции показал на Сежную блокировку трещины и зоны, прилегающей к ней, от возде,йстви внешних циклических напр жений. Период роста усталостных трещин на образцах с применением предлагаемого способа больше в 1,3-1,5 раза, чем с применением известного способа.An analysis of the results of fatigue testing of a metal structure showed that the fracture of the crack and the zone adjacent to it were suspended from the external cyclic stresses. The period of growth of fatigue cracks on the samples using the proposed method is 1.3-1.5 times longer than using the known method.

Claims

Invention Formula

1, A method for delaying the growth of fatigue cracks in sheet parts, including making holes at the tips of a crack, installing a hole in the fastener elements, characterized in that, in order to reduce the labor intensity of repairing sheet parts with branched cracks and increase reliability in operation, tightening on both sides of the part around the crack and in the zone bounded by the curve equidistant from the line connecting the ends of the crack to distance 1 determined from the ratio 1.5R 1 2j5 R5 where R is the radius of the plastic deformation zone ns at the crack tip, creating a uniformly distributed compressive stress On 0,5G |; p- 0,7o.r,

Where

crI1. Technical stress on the destruction of children with trash, kgf / mm.

2. A method according to claim 1, characterized in that pjifi creating a uniformly distributed compressive stress uses elements with dimensions that are 1-1m with a plastic deformation zone and a length of rasp branches.

FIG. one

Thebes.2