Исследование роста несквозных трещин в элементах авиационных конструкций

• Автор: Гоцелюк, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Коэффициенты интенсивности напряжений
1.2. Поля напряжений и смещений вокруг границы трещины
1.2.1 Основные соотношения плоской задачи теории упругости
1.2.2. Поля напряжений и смещений вокруг границы трещины и
коэффициенты интенсивности напряжений
1.3. Трехмерные задачи механики разрушения
1.3.1. Решение уравнений Навье при наличии поверхности разрыва
1.4. Энергетический и силовой критерии разрушения
Выводы
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТОВ
ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ
РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
2.1. Расчетная оценка коэффициентов интенсивности напряжений
вдоль фронта несквозных трещин
2.2. Рост усталостных трещин и коэффициент интенсивности
напряжений
2.3. Расчетная оценка длительности роста трещин
Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА НЕСКВОЗНЫХ ТРЕЩИН В КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА
3.1. Экспериментальное исследование роста трещин
в кронштейнах крепления интерцептора
3.2. Экспериментальное исследование роста трещин
в диафрагмах кареток хвостового звена закрылка

3.3. Экспериментальное исследование развития трещин
в осях направляющих роликов диафрагм кареток
3.4. Экспериментальное исследование роста трещин
в рельсах механизации крыла
Выводы
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА НЕСКВОЗНЫХ ТРЕЩИН В КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА
4.1. Расчет длительности роста трещин в кронштейнах крепления интерцептора
4.2. Расчет длительности роста трещин в диафрагмах кареток
4.3. Расчет длительности роста трещин в осях направляющих роликов диафрагм кареток
4.4. Расчетная оценка длительности роста трещин в образцах рельса
Выводы
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАЗРУШЕНИЯ
ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
5.1. Численный анализ несущей способности проушины с несквозной трещиной
5.2. Случай несимметричного нагружения проушины с несквозной трещиной
5.3. Численное исследование влияния геометрических параметров
рельса закрылка на коэффициент интенсивности напряжений
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акт о внедрении результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Действующие нормы летной годности допускают эксплуатацию самолетов при наличии растущих усталостных трещин в силовых элементах конструкции. Безопасность полетов в этом случае обеспечивается по принципу «допустимости повреждения». Согласно этому принципу конструкция с трещиной в силовом элементе должна сохранять несущую способность при однократном воздействии максимальной эксплуатационной нагрузки, а длительность роста трещины от момента зарождения и до критической длины должна быть как минимум в два раза больше, чем интервал между осмотрами. Такая постановка вопроса делает актуальным анализ поведения конструкции, содержащей трещины: расчетные оценки критических размеров трещины, длительности развития трещин до критических размеров, интервалов между осмотрами в эксплуатации.
К наиболее часто встречающимся в реальных конструкциях дефектам относятся поверхностные трещины. Известные методы оценки остаточной долговечности элементов конструкции, содержащих подобного рода дефект, базируются в основном на исследовании образцов простой формы в условиях чистого растяжения или изгиба с использованием характеристик трещино-стойкости, полученных на стандартных образцах. Использование результатов этих исследований для прогнозирования трещиностойкости реальных элементов конструкции наталкивается на ряд проблем.
Первая - расчетная оценка коэффициентов интенсивности напряжений. Расчет коэффициентов интенсивности напряжений в реальных конструктивных элементах остается сложной задачей ввиду разнообразия геометрии и граничных условий, особенно для трехмерных тел. Для образцов простой геометрии и в простых условиях нагружения есть математически точные решения. Для реальных деталей можно дать лишь оценку его с некоторой степенью погрешности, используя технику комбинирования и суперпозиции ти-

В симметричной задаче функции (рх,(ру, срг и |/ могут быть записаны через гармоническую функцию /(х,у,г) в следующем виде
фу=(1-2о),
Фг=-2(1-и),

(1.53)
Функции (1.53) должны удовлетворять условиям при
Э(фг + ф) | д<рх 0 Э(фг + ф) | д(ру о
дх дг ду дг
и соотношению (1.51). Подставляя выражения (1.53) в (1.50), получаем соотношения для смещений
„ = (1-2и)г + г0!£, V = (1 - 2и)— +
дх дхдг ду дудг

используя которые из (1.52) можно определить напряжения:
а* 82/ . 32/ Э3
— = —2_+2о -Чг + 2 '

дгдх

2р дудг

(1.54)
К дЧ „ дЧ дЧ у - - + 2о—Ч + г
2р ду2

ЭгЭу

дхдг

дЧ дЧ
2а..(,-2о) + ,-.
2р ЗхЗу дхдудг
(1.55)
Эг2 Эг3 ’
В кососимметричной задаче функции ц>х, ц>у, ф2 и ц/ могут быть выражены через гармонические функции у(х,у,г) и к{х,у,г) в виде
Ф-2(1-о),
Ф1 = “О " 2и)
Э/гЛ — + — Эх Зу
об Ф,—2(1-0%.
у=&-3,
Эх Эу
(1.56)