Расчет и экспериментальная проверка долговечности типовых алюминиевых и титановых образцов, испытанных по программе нагружения презентация

ПО БЛОЧНОЙ И КВАЗИСЛУЧАЙНОЙ ПРОГРАММЕ НАГРУЖЕНИЯ

Абдуллин Марат Равильевич, к.т.н.
Дельбирдиева Ольга Александровна
ПАО «Туполев»
г. Москва

вес Gвзл = 97,0 т
Осадочный вес Gпос = 80,3 т
Среднее время полета τпол = 5,2час
- Средняя перегрузка в полете равна 1

СРЕДНЕСТАТИСТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТА ТУ-204:

При формировании программы испытаний на усталость планера самолета
ТУ-204 № 64005 и выполнении расчетных оценок долговечности
использованы типовые спектры нагружения планера и агрегатов ТУ-204,
соответствующие спрогнозированным среднестатистическим условиям
эксплуатации

нагрузок, эквивалентную по повреждающему воздействию на конструкцию типовым спектрам случайного нагружения.

В отечественной и зарубежной практике авиастроения испытания на усталость авиационных конструкций в последние годы проводятся по программам квазислучайного нагружения (ИЛ-96, Ил-114, АН-148, B-757, В-767, А-300, А-310 и др.), которые более точно имитируют нагружение конструкции в реальной эксплуатации и, как правило, дают более оптимистичные оценки ее ресурсных характеристик.

К вопросу выбора типовых спектров нагружения планера и агрегатов ТУ-204

Спектры нагружения

Блочный

Квазислучайный

ИЗ 1163Т

= 8.37 (кгc/мм2)

Блок программы состоял из 5582447 полуциклов, реализующих 4000 полетов. Среднее количество полуциклов на полет составляет 1396. Максимальное и минимальное напряжение в блоке равнялось 51,64 и -11,4 кгс/мм2

m = 4.69
B нетто = 10.99
B брутто = 10.62
С нетто = 97700000000
С брутто = 41600000000

Хар.размеры Толщина 20-40 мм
Стандарт ТУ1-92-81-87
НВ Д
Тип.обр. ПО
Kt = 2.6
W = 36
d = 6

Расчет долговечности образца полоса с отверстием испытанного по блочной программе нагружения для материала 1163Т плита

ГИПОТЕЗА ЛИНЕЙНОГО НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Кривая усталости

ni – циклы нагружения
σi - уровни напряжений
Ni-число циклов до разрушения
при каждом из уровней σi.

 

для материала 1163Т плита

МЕТОД ПОЛНЫХ ЦИКЛОВ

максимум 2 ≤ максимума 4,
или
максимум 6 ≤ максимума 4

минимум 3 ≥ минимума 1,
или
минимум 5≥ минимума 7

Пример четверки экстремумов,
не удовлетворяющих условиям,
т.к. min3 < min1

по блочной программе нагружения для материала 1163Т плита





Приведение к эквивалентным напряжениям:

В зависимости от величины асимметрии
применяется формула Одинга:

Для -1≤R<1

Для R<-1
 


Повреждаемость:


D =

по блочной программе нагружения для материала 1163Т плита

Полученное суммарное значение повреждаемости:




Разрушение происходит, Количество блоков до разрушения
когда (долговечность):




где
n-количество блоков до разрушения
N-количество циклов до разрушения образца испытанного пульсирующим
циклом на нагрузке эквивалентной рассчитанной из полного цикла
j – количество полных циклов в блоке

по квазислучайной программе нагружения для материала 1163Т плита

Разрушение происходит, Количество блоков до разрушения
когда (долговечность):




где
n-количество блоков до разрушения
m-количество одинаковых полных циклов в блоке
N-количество циклов до разрушения образца испытанного пульсирующим циклом на нагрузке эквивалентной рассчитанной из полного цикла
j – количество полных циклов в блоке

блочной и квазислучайной программе нагружения для алюминиевых и титановых сплавов.
2). Как видно из полученных результатов, на усталостную долговечность материала влияет выбор программы нагружения – блочное нагружение оказалось более тяжелым по повреждаемости, и долговечность в этом случае оказалась ниже, чем по квазислучайной программе для алюминиевых сплавов.
3). Полученные результаты показывают, что значение расчетной долговечности близко к экспериментальной, если повреждаемость рассчитывалась по фактической кривой долговечности для образцов, вырезанных из этого же полуфабриката.
4). При испытаниях авиационных конструкций целесообразно использовать квазислучайную программу нагружения, как менее тяжелую и лучше отражающую приходящие на самолет нагрузки в полете.