SU1500458A1

SU1500458A1 - Method of retarding a crack in thin sheet member of structure

Info

Publication number: SU1500458A1
Application number: SU874365314A
Authority: SU
Inventors: Андрей Владимирович Колесов; Кабир Мухаметович Гумеров
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-08-15

Abstract

Изобретение относитс к восстановлению и ремонту изделий , в частности, предназначено дл торможени роста трещин, расположенных в труднодоступных дл ремонта местах элементов конструкций из листового материала. Цель изобретени - расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечени торможени роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных дл проведени ремонтных работ местах. Зоны трещины подвергаетс механической обработке. Осуществл ют нанесение выход щего на трещину надреза перпендикул рно направлению ее роста в зоне O≤D/L≤1/2, причем 1≤D/L≤7,5, где D - длина надрезаThe invention relates to the restoration and repair of products, in particular, intended to inhibit the growth of cracks located in places of structures that are difficult to access for repair from sheet material. The purpose of the invention is to expand the technological possibilities of repair by ensuring the suppression of the growth of cracks, the tops of which are located in inaccessible and difficult to reach places for repair work. The crack zones are machined. An incision extending onto a crack is applied perpendicular to the direction of its growth in the O≤D / L≤1 / 2 zone, with 1≤D / L≤7.5, where D is the notch length

L - рассто ние от надреза до вершины трещиныL is the distance from the notch to the tip of the crack

α - длина трещины. Если позвол ет расположение трещины на детали, возможно нанесение нескольких надрезов вдоль трещины перпендикул рно направлению ее роста. С нанесением надреза при упом нутых услови х концентраци напр жени падает, прочность детали растет. При циклических нагрузках это приводит к замедлению скорости развити трещины, т.е. к увеличению долговечности конструкций с трещиной. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.α is the crack length. If the location of the crack permits part, it is possible to make several cuts along the crack perpendicular to the direction of its growth. With an incision made under the aforementioned conditions, the stress concentration decreases, the strength of the part increases. Under cyclic loads, this leads to a slower rate of crack development, i.e. to increase the durability of structures with a crack. 1 hp F-ly, 1 tab., 4 Il.

Description

Изобретение относитс к восстановлению и ремонту изделий, в частнос.ти, предназначено дп торможени роста трещин, расположенных в труднодоступных дл ремонта местах элементов конструкций из листового материала.The invention relates to the restoration and repair of products, in particular, designed to suppress the growth of cracks located in places of structures made of sheet material that are difficult to access.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей ремонта путем обеспечени торможени роста трещин, вершины которых расположены в недоступных и труднодоступных дл проведени ремонтных работ местах.The aim of the invention is to expand the technological possibilities of repair by ensuring that the growth of cracks is inhibited, the tops of which are located in inaccessible and difficult to reach places for repair work.

На фиг.1 изображена реализаци способа дл торможени трещины; на фиг.2 - реализаци способа дл торможени трещины в зоне ограниченной доступности заштрихована недоступна зона); на фиг.3 - реализаци способа с использованием нескольких надрезов; на фиг.4 - зависимость между рассто нием от вершины трещины до середины изохромы и его пор дком.Figure 1 shows the implementation of a method for braking a crack; Fig. 2 illustrates the implementation of a method for braking cracks in a zone of limited accessibility (hatched an inaccessible zone); Fig. 3 illustrates the implementation of the method using several notches; Fig. 4 shows the relationship between the distance from the crack tip to the middle of the isochrome and its order.

Границы соотношени размер надреза - рассто ние от вершины трещины - бьши определены из данных эксперимен4 О1The boundaries of the notch size relationship — the distance from the crack tip — were determined from experimental data O1

0000

та на модел х их фотоупругого материала ЭД-бМ. Была изготовлена пластина из этого материала длиной 200 мм, шириной 30 мм, толщиной 4 мм. На пластину наноситс краевой надрез 12 мм - эмитирующий трещину. Изготовленна модель была нагружена статичной раст гивающей силой Р 460 Н. С данной модели была сн та jg картина изохром. На указанной модели на рассто нии 1 2 мм от верщины трещины дополнительно была н есены два надреза длиной d 5,5 мм, выход щие на трещину и перпендикул рные tS ей. Данна модель была нагружена аналогичной силой. После этого длину надрезов постепенно увеличивали до d 15 мм. При этом услови нагруже- ни оставались прежние.20that on models of their photoelastic material ED-BM. A plate was made of this material with a length of 200 mm, a width of 30 mm, a thickness of 4 mm. A 12 mm rim notch is applied to the plate - emitting a crack. The fabricated model was loaded with the static tensile force P 460 N. A jog picture of isochrome was removed from this model. In this model, at a distance of 1 2 mm from the crack tip, two cuts with a length of d 5.5 mm were added, extending into the crack and perpendicular to it. This model was loaded with similar force. After that, the length of the cuts was gradually increased to d 15 mm. In this case, the loading conditions remained the same.

На полученных фотографи х в направлении 75 от оси роста трещины была проведена пр ма лини А-В. Направление 75 было выбрано из услови , что в этом направлении размер 25 изохром наибольший. Далее были построены зависимости f(n,b), где п - пор док изохромы; Ь - рассто ние от вершины трещины до середины изохромы. Полученные зависимости, представлены 30 на графике,(фиг.4).The photographs taken in the direction 75 from the crack growth axis were drawn straight line A-B. Direction 75 was chosen from the condition that in this direction the size of 25 isochrome is the largest. Next, the dependences f (n, b) were constructed, where n is the order of the isochrome; B is the distance from the crack tip to the middle of the isochrome. The obtained dependences are presented 30 on the graph, (figure 4).

Таким образом, при линии зависимостей 2 и 3 показывают меньшие значени п по сравнению с линией 1. Выполненные надрезы дают снижение на- 5 пр жений в вершине трещины.Thus, with lines of dependences 2 and 3, they show smaller values of n compared with line 1. The incisions made reduce the stresses at the crack tip.

Лини 2 отличаетс по характеру от линии 1. Это объ сн етс тем, что - надрезы внос т определенное перераспределение напр жений в зоне трещины 40 и в ее вершине снижают уровень напр жений .Line 2 differs in character from line 1. This is due to the fact that - cuts introduce a certain redistribution of stresses in the zone of fracture 40 and reduce the level of stresses at its top.

Лини 3 подобна по своему характеру линии 1.- Следовательно, в этом случае надрезы играют роль кра плас- 45 тины, тем самым реализуетс эффект уменьшени длины трещины. Об этом говорит аналогичность линий 3 и 1.Line 3 is similar in character to line 1.- Therefore, in this case, the cuts play the role of the edge of the plate, thereby realizing the effect of reducing the length of the crack. This is indicated by the similarity of lines 3 and 1.

Таким образом, из всего следует, что эффективна область соотношени размер надреза - рассто ние от вершины трещины следующее;Thus, from all it follows that the effective area of the ratio of the notch size is the distance from the crack tip as follows;

5050

1 d/1 7,5,1 d / 1 7.5,

где d - длина надреза;where d is the length of the notch;

1 - рассто ние от надреза до1 is the distance from the notch to

вершины трещины,crack tops

Был проведен анализ полей напр жений в вершине трещины в зависимосg S 0An analysis of the stress fields at the crack tip was performed depending on S 0.

5 0 50

5 five

0 0

5 five

00

5five

ти от удаленности надреза от вершины трещины. Анализ показал, что наибольша эффективность способа наблюдаетс в случае, когда I/oi 1/3 (фиг.1). В случае недоступности указанной зоны размещени надреза выполнение последнего рекомендуетс в максимальной близости к ней. Целесообразно производить надрез до 1/0 1/2, т.е. надрез располагаетс в зоне 0 , максимальный эффект в .ty from the distance of the notch from the top of the crack. Analysis has shown that the highest efficiency of the method is observed in the case when I / oi 1/3 (Fig. 1). If the specified incision area is unavailable, the latter is recommended as close as possible to it. It is advisable to make an incision to 1/0 1/2, i.e. the incision is located in zone 0, the maximum effect in.

Картина упругих напр жений качест венно соответствует полю напр жений в пластической области. Если в вершине трещины реализуетс пластическа зона (пластический шарнир), то напр жени в этой зоне завис т от распределени напр жений вне этого шарнира, т.е. пол напр жений в упругой области определ ет-характер распределени напр жений в области, вошедшей в пластической состо ние.The pattern of elastic stresses qualitatively corresponds to the field of stresses in the plastic region. If a plastic zone (plastic hinge) is realized at the crack tip, the stresses in this zone depend on the stress distribution outside this hinge, i.e. The stress field in the elastic region determines the nature of the stress distribution in the region that has entered the plastic state.

При обнаружении дефекта типа тре- 1ЦИНЫ 4 на изделие 5 определ ют размеры этого дефекта и его расположение. После этого делают надрезы 6 и 7 в наиболее близком к вершине трещины месте. Надрезы выполн ют перпендикул рно к направлению роста трещины, удовлетвор указанным требовани м.When a defect of the type 1CIN 4 is found on product 5, the dimensions of this defect and its location are determined. After that, cuts 6 and 7 are made in the place closest to the crack tip. The cuts are made perpendicular to the direction of crack growth, satisfying the indicated requirements.

Нанести надрезы можно любым известным способом (газорезка, фрезерование , пропилка, вырубка,...). Способ можно реализовать на издели х, наход щихс под нагрузкой. При этом эффективность способа не уменьшаетс . Дл реализации способа необ зателен доступ к обратной поверхности изде- дий и к вершине трещины. Способ можно применить к издели м, изготовленным из различных материалов (сталь, цветные металлы, композиционные материалы , полимеры), его можно использовать как в заводских, так.и в полевых услови х при минимальных затратах времени и ресурсов, без применени каких-либо дополнительных материалов, устройств и приспособлений. Применение предлагаемого способа возможно совместно с уже известными способами остановки трещин.It is possible to make cuts by any known method (gas cutting, milling, cutting, cutting, ...). The method can be implemented on products under load. However, the efficiency of the method is not reduced. To implement the method, access to the back surface of the articles and to the crack tip is unnecessary. The method can be applied to products made of various materials (steel, non-ferrous metals, composite materials, polymers), it can be used both in factory and in field conditions with minimal time and resources, without the use of any additional materials, devices and fixtures. The application of the proposed method is possible in conjunction with already known methods of stopping cracks.

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 краева трещина длиной 50 мм. В первой серииThe effectiveness of the method was additionally verified experimentally. Sample made samples of sheet steel St 3 KP thick; a different 0.6 mm. Sample width 120 mm, length 360 mm. An edge crack 50 mm long was applied on all samples. In the first series

образцов бали нанесены надрезы d 30 мм. при -рассто нии 1 10 мм симметрично отйосительно оси трещины (фиг.1). Во второй серии были нанесены надрезы по всей длине трещины (фиг.З):Bali specimens incised d 30 mm. at a distance of 10 mm, symmetrically with respect to the axis of the crack (Fig. 1). In the second series, cuts were made along the entire length of the crack (fig. 3):

1 10 мм, Лц : 20 мм;1 10 mm, Lz: 20 mm;

1г 18 мм,. d« 38 мм;1g 18 mm. d "38 mm;

28 мм.28 mm.

dg 55 мм.dg 55 mm.

Треть сери образцов была контрольной (без надрезов и засверловки) Четверта сери образцов бьша с за- сверловкой в вершине трещины диаметром 5 мм.A third of a series of samples was a control (without cuts and drillings) of a Fourth series of samples with a drill at the tip of a crack with a diameter of 5 mm.

Результаты испытаний сведены в таблицу.The test results are summarized in table.

Как видно из таблицы, технически полезный эффект от применени спосо- ба - повышение прочности элемента конструкции с трещиной составл ет 20%, что сравнимо с применением способа засверловки вершины трещины. Однако данный способ менее требователен к услови м доступа к зоне трещины и конкретно к ее вершине. Осуществление данного способа требует меньшеAs can be seen from the table, the technically beneficial effect of using the method is to increase the strength of the structural element with a crack of 20%, which is comparable with the method of drilling the tip of the crack. However, this method is less demanding on the conditions of access to the crack zone and specifically to its top. The implementation of this method requires less

времени, что снижает трудоемкость ре- монтных работ.time, which reduces the complexity of repair work.

Claims

1. A method of braking a crack in a thin-sheet structural element consisting in machining the crack zone, which is also distinguished by the fact that, in order to broaden the technological possibilities of repairing products, the machining is carried out by applying a crack that goes out perpendicular to the direction of crack growth. in the zone

0 1 / d6 ё 1/2, and

1 d / 1 7.5,

where about - the length of the crack;

1 — distance from the notch to the tip of the crack; d is the length of the notch.

2. Method POP.1, which is different from the fact that several cuts are made.

1464572586

2506 560596

3490590618 Series average 487. 574600

584 620 596 600

/ V

M

CpUe.i

gjue.Z

IB -30

fivl

sriez

)