SU918816A1

SU918816A1 - Method of structure fatigue durability determination

Info

Publication number: SU918816A1
Application number: SU792789943A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Константинович Белайчук; Константин Дмитриевич Миртов; Григорий Ильич Нестеренко; Семен Григорьевич Рифтин; Евгений Николаевич Слепечец; Израиль Владимирович Якобсон
Original assignee: Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1982-04-07

Description

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ Изобретение относитс к исследованию прочностных свойств материалов и элементов конструкций, в частности к способам определени усталостной долговечности конструкции , и может быть использовано дл определени долговечности авиационнь1х конструкций в услови х эксплуатации и лабораторных испытаний; Известен способ определени уста лостной долговечности конструкции, заключающийс в том, что на конструкцию устанавливают чувствительные элементы, подвергающиес действию той же нагрузки,-чтои конструкци . Усталостна прочность этих элементов на пор док ниже усталостной прочности конструкции. Чувствительные элементы последоеательно замен ют по мере их разрушени и об усталостной долговечности конструкции суд т по числу разрушившихс в процессе эксплуатации конструкции чувствительных .эле-. ментов In. Недостатком известного способа вл етс его низка точность, поскольку чувствительные элементы не учитывают историю изменени напр женного состо ни в опасном сечении конструкции. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ определени усталостной долговечности конструкции, подверженной в процессе эксплуатации случайному нестационарному нагружению, заключающийс в том, что дл конструкции устанавливают парамет эы типового нагружени и опасное сечение где возникает усталостное разрушение, определ ют напр женное состо ние в опасном сечении, затем подвергают предварительной наработке при этом напр женном состо нии и параметрах типового нагружени образец-свидетель, прикрепл ют образец-свидетель до эксплуатации конструкции 0 опасном сечении таким образом, чтобы его напр женное состо ние было идентично напр женному состо нию конструкции в опасном сечении, при эксплуатации регистрируют момент разрушени образца-свидетел и по величине нара- ботки и длительности эксплуатации конструкции до разрушени образцасвидетел суд т о долговечности кон струкции t2, Недостатком известного способа вл етс его невысока достоверност поскольку при оценке долговечности конструкции используетс линейна св зь между,наработкой образцасвидетел и остаточной долговечностью конструкции, Цель изобретени - повышение точности определени усталостной достоверности конструкции путем уче та индивидуальных условий нагружени и повреждени конструкции. Указанна цель достигаетс тем, что предварительной наработке подве гают образцы-свидетели, собранные в партии по 2-3 штуки, наработку кажд партии осуществл ют до различных зн чений в интервала 0,2-0,8 долговечности образцов-свидетелей, при эксп луатации конструкции устанавливают зависимость остаточной долговечност от времени наработки каждой партии образцов-свидетелей и определ ют до говечность конструкции экстрапол цией установленной зависимости на зна чени наработки партий образцов-сви детелей, меньшие .0,2 их долговечнос На чертеже приведен график изменени остаточной долговечности обра цов-свидетелей . Способ осуществл етс следующим образом. Дл исследуемой конструкции уста навливают параметры типового нагружени на основании обработки данных о случайных нестационарных силовых воздействи х на конструкцию. По характеристикам внешнего нагружени определ ют характер нагружени конструкции , опасное сечение, где вели ка веро тность возникновени усталостного разрушени , и напр женное состо ние в опасном сечении, Если, таких опасных сечений не одно, то определение проводитс дл каждого потенциально слабого по усталостной долговечности места конструкции. Дл опасного сечени подбираетс сопровождающий образец с таким же эффектом концентрации напр жений, что и в исследуемой конструкции. Такой- ,образец называют образец-свидетель .. Группу образцов-свидетелей подвергают нагружению при параметрах типового нагружени до разрушени с целью определени усталостной долговечности Н. При этом напр жённое состо ние образца-свидетел - идентично напр женному состо нию в опасном сечении конструкции. . Затем другую группу образцов-свидетелей собирают в партии по 2-3 штуки и осуществл ют наработку Н каждой партии до различных значений в дол х от долговечности образцов-свидетелей в интервале Н/Н 0,2-0,8. Партии образцов-свидетелей после наработки прикрепл ют к конструкции, котора еще не была в эксплуатации, в опасном сечении таким образом, чтобы напр женное состо ние образцов-свидетелей было идентично напр женному состо нию конструкции в опасном сечении . При эксплуатации.конструкции регистрируют моменты разрушени образцов-свидетелей , определ ют длительность работы образцов-свидетелей каждой партии и устанавливают зависимость длительности D работы образцов-свидетелей- от предварительной наработки также в относительных единицах D/H . Если бы внешние услови при наработке и эксплуатации были бы тождественны и напр женное состо ние образца-свидетел было бы тождественно напр женному состо нию в опасном сечении , то долговечность конструкции была равна сумме длительности наработки и длительности работы прикрепленных на конструкции образцов-свидетелей каждой партии. Однако, вследствие статистического характера эксплуатационных нагрузок и про влени индивидуальных условий развити повреждаемости конструкции, про вл ютс эффекты тренировки (упрочнени ) и разупрочнени конструкционного материала. Это вызывает отличие от линейного закона (позици 1) зависимости длительности работы образцов-свидетелей от предварительной наработки - кривые 2 и 3. Причем зависимости 2 и 3 могут и(5) METHOD FOR DETERMINING DESIGN FIRMNESS LIFE The invention relates to the study of the strength properties of materials and structural elements, in particular, methods for determining the fatigue life of a structure, and can be used to determine the durability of aviation structures under conditions of operation and laboratory tests; The known method for determining the endurance durability of a structure consists in that sensitive elements are placed on the structure exposed to the same load, which is the structure. The fatigue strength of these elements is well below the fatigue strength of the structure. Sensitive elements are successively replaced as they are destroyed and the fatigue life of the structure is judged by the number of sensitive elements destroyed during operation. cops In. The disadvantage of this method is its low accuracy, since the sensitive elements do not take into account the history of stress state changes in a dangerous section of the structure. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for determining the fatigue life of a structure subjected to random non-stationary loading during operation, which consists in determining the type loading parameters and the dangerous section where the fatigue failure occurs for the structure, determine the stress condition in a dangerous section, then subjected to preliminary operating time at this stress state and parameters of typical loading A witness sample is attached to the sample witness prior to operating the 0-hazardous section so that its stress state is identical to the stress state of the structure in the dangerous cross-section. During operation, the moment of destruction of the witness sample and the magnitude of the workout and the life of the structure until destruction of the sample witnesses the durability of the structure t2. The disadvantage of the known method is its low reliability since it is used in assessing the durability of the structure Linear relationship between the sample witness pattern and the residual durability of the structure. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the fatigue reliability of the structure by taking into account individual loading conditions and damage to the structure. This goal is achieved by providing preliminary working up to witness specimens collected in a batch of 2-3 pieces, each batch being worked up to different values in the interval of 0.2-0.8 durability of witness specimens, while operating the design the dependence of the residual durability on the time of production of each batch of specimen-witnesses is established, and the design fineness of the design is determined by extrapolating the established relationship to the values of the accumulation of batches of test samples smaller than .0.2 of their durability. In the drawing a graph showing the change in residual life of the witness samples. The method is carried out as follows. For the structure under study, the parameters of typical loading are established on the basis of processing data on random non-stationary power effects on the structure. According to the characteristics of the external loading, the nature of the loading of the structure is determined, the dangerous section where the probability of fatigue failure occurred, and the stress state in the dangerous section. If such dangerous sections are not the same, then the definition is carried out for each potentially weak point of fatigue durability. designs. For a dangerous section, an accompanying sample is selected with the same stress concentration effect as in the structure under study. Such a sample is referred to as a witness sample. A group of witness samples is subjected to loading under type loading parameters until destruction in order to determine the fatigue life of N. At the same time, the stress state of the witness sample is identical to the stress state in a dangerous section of the structure. . Then another group of witness specimens is collected in a batch of 2-3 pieces, and the H time of each batch is carried out to different values in proportion to the durability of the witness specimens in the interval H / H 0.2-0.8. After their production, batches of witness specimens are attached to a structure that has not yet been in operation, in a dangerous section so that the stress state of the witness samples is identical to the stress state of the structure in a dangerous cross section. During operation, the structures record the moments of destruction of the witness samples, determine the duration of the work of the witness samples of each batch, and establish the dependence of the duration D of the witness samples on the preliminary operating time also in relative D / H units. If the external conditions during the operating time and operation were identical and the stress state of the sample-witness would be identical to the stress state in the dangerous section, then the durability of the structure would be equal to the sum of the duration of work and the duration of the work of each party attached to the structure. However, due to the statistical nature of the operational loads and the manifestation of the individual conditions for the development of structural damage, the effects of training (hardening) and weakening of the structural material appear. This causes a difference from the linear law (item 1) of the dependence of the duration of the work of the witness samples on the preliminary working out - curves 2 and 3. Moreover, dependences 2 and 3

5five

не проходить через точку А на графике .do not pass through point A on the chart.

Установленную зависимость экстраполируют на значени наработки партий образцов-свидетелей меньшие 0,2The established dependence is extrapolated to values of the lot of samples of witnesses less than 0.2.

в2at 2

их долговечности. Значени JL илиtheir durability. JL or

Ъ Н. Kommersant N.

Ъ соответствующее пересечениюB corresponding to the intersection

НH

экстрапол ционной кривой с осью абсцисс , хара ктеризуют долговечност ь конструкции, поскольку дл этого случа предварительна наработка отсутствует .Необходимость построени зависимости остаточной долговечности образцов-сигнализаторов при испытании конструкции иллюстрируетс кривой i Изменение диаграммы при меньших значени х наработки может быть вызвано увеличением случайных внешних нагрузок уже после того, как разрушались образцы-свидетели с наработкой 0,2 и 0,4.Изобретение позвол ет существенно повысить точность при определении долговечности конструкции в эксплуатационных услови х.extrapolation curve with abscissa axis, characterizes the durability of the structure, since there is no preliminary operating time for this case. The dependence of the residual durability of the signaling samples during the construction test is illustrated by curve i The change in the diagram with smaller values of the operating time may be caused by an increase in random external loads after the witness samples were destroyed with the operating time of 0.2 and 0.4. The invention allows to significantly improve the accuracy the durability of the structure under operational conditions.

Claims

1. USSR author's certificate number 456188, cl. G 01 N 3/32, 1976.

2.Nesterenko G.I. et al. The use of signaling samples to indicate the accumulation of fatigue life of a structure and control its expenditure. Sat, Proceedings of RIIGA, Issue U, Riga, 19b7, c.lt-20 (prototype).

go to

0.6

but

0.2

1 L

n ff

H