Влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости при центральном растяжении-сжатии в условиях концентрации напряжений тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

■¿-'нютерство бколего и с?:-.,::.:.: о спирального

ОБРАЗОВАНИЯ РС5СР ыосковсгля АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ИМЕНИ к.э.-йсяксаясгг'

Нл г:равах ру:;:гис::

УДК 539.319:с21.7М'7

КиРШТЧЕВ Еиктор Алексеевич

ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПКЕЕНИа НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ РАС1НЖ!ИЙ-СЯ,\ГЛ1 В УСЛОБЖ-1Х КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ

Специальность 0I.C2.06. - "Динамика, гостшссть мязия.

лв:-/'.

, }

Рьбэта шпспнане ¡¡з.кайедре сспрэтакчаг.'.я кзтеркйлст. Кукбышегскпга авиационного институт« имен;; С.П.Норх-.ьра.

Научный руководитель: доктор технических

профессор Ь.1'.Л.-т^-т-:.

Официальные оппокэкты: аоктс-р •х*к*,ч??гкх ча;*.

-р.:~ессср л'.Н.Сн,

г,: „•' ;;т С.П.1 р-с.-:

Ведущее преллриятие - Куйбкггг'сксе кзу чно-лт>оизг:лстренкое объединение "Труд".

За^та «свайки состоится № *

/7 час?? на заседании спеипглиь'/рогзннгтз ссг-гт* К, У-с. г-т. 21 Москотского г.ркащгокнога техкэлолг-сегкспс :::-:??кт7-ге к".*--::: К.с.¡глолкс ? гксгр по адресу: г. ^ог4«--*., £-14", II,

С .скесерткзгсй мо^не озкгкег.зт :г. ~ С::5лг.г. .Москс-р^г-гг-аги^дпекнего тслнслогп-^скогс пнетпг-гг-. кког:::

слззслдн

СтсЫрь- на ертсресерат, зг.ьерэкьые гербоьой печеты ергаг:;'.-просив кзпз.'.злять по адресу: 1037.7. г.^ос;-го. :*-31,

Г; •: тр: рк а. С ~. !.

ссг-еть С..тх:.тсг Г.А,

iíAFAiCrEFHCTlCÍA PAECT-i

А^туялънзоть Погыпенио срока службы магии, снижени-з

?ос-. стохмост:! :::< нзготсрлон'ля ярлянтся первоочередными задо-'-•л:.-« сте'-оотг-оннсго (дзииксстрсония. Усложнение функциональных "сзмо^нсстай, гторкаенив требований к надехнэети, долге печное?:!

иэтерхзлт;мкзсти конструкция приводит к использования рсЗ большого числа деталей сложной форм; с реэтгими концентраторам:! напряжен::;*!. Тс:; :сок конструктивные методы пошяеккя прочности при пор=:.:снких напряжениях привозя? к угзличзчию веоа конструкций, уоло^нснич технологии изготовления, ухудшения унификации и стон-дгртпейц:::: деталей, осноеркм резервом погкленил сопротивления усталости деталей с концентраторам;! является прнтленекие оог-ре-менкых рядов к срелсгп поверхностного упрочнения деталей, мал:::-'.

'.!o?c;_l: поверхностного упрочнения оснорэны на использсрании благоприятного збгектп озеимаюакх остаточных напряжений, влнтже готерьх особенно ?езрастазт р условиях концентрации нэпрячаниЛ. Тсохсльну большая группа деталей работает при рвстякении-скатзи ¿лопатки ГТД, болт-' и т.п.) в условиях знакопеременного цикла, тс тз-.'.г диссертации, посряденная проблеме cus".**/. влияния осто-тс-ч:-дп< напряжений на сслретиязение усталости деталеД с концентраторами при вентральном раетя^ении-статки, лялязтея зяту-ально:!.

.у'"~.т":г'и. :1л основания исследования остатс-'цд-х

'спрячен.-;:! ~ сбрятлах и деталях с :-:он:_:ентсзтоос>»и ецэнпть -ни.} остг.тс'гпьгх напряжении лрздел Р'-'к~слигости ?.етдлс-:: о .• т--цг-ттротеоамх лр.-. цеятрельпем раст.атаннн-с'катии.

• "••' • -- Р.аз-а-'отак спрепелакня с:т.':т'."-.;-."г<:

н^ирлто1-':::': " --cvhx дет--ля:-: о V -обрззпг-глт i.onpssaMH и roa::,"'?^"

Апробация работ;;. Основные результата работ;,: долске-о,: нь X Бсесоюзкой научно-технической конференции йо ксигтру!::д'.онкой прочности двигателе:"! (г.Куйбжсв, I9B5 год■, из Г, Всесоюзной конференции "Современные проблемы строительно?, механики и прочности летательных аппаратов" (г.Куйбышев, 1966 год), кг; XI Всесоюзной няучно-течкическоГ. кок(т:еренцик ас конструкционной прочности двигателей (г.Куйбьгаев, 1988 гол), на Ш ьаучн.о-техкической конференции "Повышение надежности к д;лгопег"ноети мазик и сооружений" (г.солорожье, 1988 год), на областной научно-технической конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностны:.: пластическим деформирование-,:" (г.Тольятти, ISS9 гол).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, 5 тезисов докладов на Всесоюзных научно-технических конференциях.

Объем г>аботы. Диссертация состоит из 5 разделов и приложение. Содержит страниц машинописного текста, включая с4 рисунка,. 15 таблиц к библиографии из 15г. наименований.

ССД£?2АККЕ ДЮСЕРТАЖ

Б? тпрдени'.; обоснована актуальность рассматриваемой пробле-.•■з' и кг.л отечь: пели работы.

Г:?р?ь"/ раззел посвящен обзору литературы по теме дкссерт?.:д:и и постановке задач исследования, выполненного на основании Координационного плана научно-исследовательских работ АН СССР на 19Во-199Г г.г. по репениг научно-технической проблем "механик:-: дег.эрг.;ируе».*.сг-о твердого тела" (ак;р 1.1С.Г.).

ккьлиз работ Биргерч i'.A., Кракова С.И., Кудрявцева И.Е., лр.'.т'ченкс Б.А., Полова B.Ï., лаллега Д.Д., Подзея А.В., Сулимы

А...... Степнова Нянчив £."/:., Туровского К.Г. и других с?е-

чесг-'-эН/Гьв: и зарубежных авторов, г '-яренных исследованию осте-"•.чньг-: няпвккений в деталях v их влиянию на сопротивление уста-лост;-;, показал, что теоретические разработки по проблеме оета-тзчкго: Kanr-KseHKfi в концентратора:: пока еде далеки от завердэккя.

Л'дест-уст достаточно точного i/етсда измерения остаточных «пгкхе;:;:?. г деталях прн:.'оугол,-.;:ого поперечного сечения cV-об-г. т-'.гс: налге: v*;;. Нет д'-сторрр"'*;* критериев сне. влияния " : ;■ т --.-г::. сопротивление усталости i за искл~чс

::: . поя , . скк остаточных : .'тряао::;:?

на сспрстирление усталости деталей с концентраторами ? случае ■ раетяясчая-сягатия как при симметричном, так и при асимметричном циклах.

3 срязи с этим в диссертации поставлены следуэтлие задачи:

1. Разработать метод измерения остаточных напряжений ро ргтадинахУ-образных налрезор плоских образцов и деталей.

2. '¡¡спсльзуя разработанный метод, методику определения ос-тато^их напряжении е резьбе и метод создания запедомо известных остзтс—-:кх начряжений, исследорать влияние остаточных напряжении на сопротивление усталости при центральном растяжении-сжатии в услориях концентрации напряжений.

3. Разработать методику построения диаграммы предельных амплитуд цикла для деталей с концентраторами с учетом остаточн'гс напряжений.

Во ятопом разделе изложен расчетно-экспериментальный метод определения остаточных напряжений в плоских образцах сУ-образ-нн.'И надрезами. Для уреличения разрешающей споссбности метода испсльэорали образцы с несколькими идентичными надрезами, отстоящими друг от друга на расстоянии Р (рис.1).'

I р_ р р

Ри;..Г Рабочая %асть сф^зца длч ипп.ер-'гг.и сетз?-г.;:гк нэгряжьннЛ

Прлэ'к-.;¡.■'ОТ-.'Ч. !:>- зздпч тег.р..;: ; •

: / о езя^и ос" • :сч1 . - ня'ТГ-'-'-^'Л :: ' , \>

£(й) ■•-буедц?. '' удлинителе-.: (р~. .2), гг.-. ..г.- г-,-

б

удалении слоев материала в пределах криволинейной части поверхности надрезов.

Рис. 2 Схема замера перемещений ^(а) и н&грукение элемента образца, эквивалентное удалению слоя толздной- а впадины надреза

Удагение слоя толщиной й (рис.2) эквивалентно нагружзнип к:;г;л.:юнальньзии и радиональнкми остаточными напряжения-

ми, т'зя-лд;и с обратным знаком. Радиальные напряяенил г' соответствии С у^аг;;:>ния.ми равновесия через меридиональные выражается

по формуле:

/о'«

- н-тальный рг.-.'г'л впадины ксниоитратора.

(I)

г\ .¡У ::С,ТЛ0П.;: 1Н0СТ.Г

резов тсрцег: ■■:■ сечония элемента длинен

Р (рт*с.2) остается илоски.'л! и поверлчииавтея одно относительно - ■"•о на угол вС . Полное перемещение/(в) можно выразить через .-С ~ лооемеаекий, вь;зыр;.<л;.;ж кажгам надрезеп в сипе

{(и) Е (СП » 2 ^ ( I - р) , (2)

I, - Г- -ма образца с ::л:;ьлтолск, измеримая с* -.¿редкий*

,. трр .;

п - ч:ч:ло ■ °сл»;дуе:,лн падоезов. "мел в ридг, ;ггг; аР - ¿ т!з ...-у '-'" г;. .

Г (а)

л- (¡--¿/2)

I

Поставленную задачу теории упругости резали методом конечных элементов. Конечно - элементная идсачизация расчетной области Л/2 (рис,2) осуществлялась с помощью треугольных трехузловых конечных элементе-, "скомзя зависимость между углом сС и остаточными напряжениями с учетгч (I) получена в гиде

«ую-гмута)-* ' (4).

где Е - модуль продольной упругости; - коэффициент Пуассона;

ХР(а) - коэффициент, эавися'лий от геометрических параметров образца с концентраторами и толтанк удаленного слоя материала Продифференцировав (4) и заменив угол с*, по (3), получим зависимость для мерндионгльклх остаточных напряжений <з у , ответственных за изменение характеристик сопротивления усталости, ^ Е 3 ГШ. ■

для различных вариантов размеров Н , 6 , к, Ь и/ образцов, рекомендованных ГОСТ 25.502-79 для исследования чу: ггвительцг гги материалов к концентрации напряжений, были вычислены на ЗВМ коэффициенты ХР(а) , значения которых при Р = 1,5 к и ¿1 = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 гм приведены в таблице I, где номера вариантов соответствует вариантам размеров образцов с V -образным надрезом по ГОСТ 25.502-79.

Таблица I

Значения коэффициентов ХР(а) , км-*

Вариант а , ш

0 0,1 0,2 0,3 0,4

т. 0,531 ( 0,861 1,022 1,163 1,315

2 0 , 4Си 0,697 О.сой 1,053 1,20о

0,375 0,475 0,559 0,632 0,^94

•4 0,252 0 гг^о и , «о ^ 0,419 0,525

5 0,243 0,300 0,343 0,381 0,414

6 0,105 0,2,4 0,272 0,311 0, ¿45

Для всех вариантов образцов было изучено влияние рагстся.-:::.-: Р между надрезами на знача!;:.-: коэффициента ХР(?) . Устэн.'тл^::э. что с увеличением Р коэффициент ХР(а) возрастает, однако при

P-> (,5h влияние соседних надрезов на значения этого козсЛгциента практически ио проявляется. Псотому для оценки остаточных напряжении в образцах прямоугольного сечения с одной парой снмметр; V-обрязных надрезов возможно использование данных образцов с периодическими концентраторами, у которых Р> 1,5h . В этом случае формула (Ь) примет вид

U+JU)U~2JU)L' Ш

(а)

(6)

№(а) J •

Третий раздел посвящен определению остаточных напряжений г плоских образцах с V-образным надрезом, изготовленных из стели 45 по ГОСТ 25.502-79 и образцах из сплавов ЭК696ВД, ЕС6У, имитирующих елочный замок лопатки ГТД, после механической обработки, упрочнения микрошариками, ультразвукового .упрочнения и термсзксло-зипнн. Остаточные напряжения определялись разработанным г- диссертации методом. Для исследования использовались образцы с пятью игснтичными парами надрезов. Образцы из стали 45 имел;! размерь1 (рис. 3): Н 10 мм, 3 = 10 км, к> = 5 их, ?< * 2,5 0,5 мм,

и?-.- СО0. Изготовленные образу: подвергались упрочнение микропари-к'зми но роторной установке с режимами: диаметр шаров с1 = 0,1-0,16 им; гремя упрочнения % = 0 мин; обороты ротора П, = 3600 об/мин.

Образцы, имитирующие елочный замок лопатки турбины ГТД, изготавливались с размерами, представленными в таблице 2, и подвергались ультразвуковом;/ упрочнению по режимам таблицы 3.

Таблица 2 Размеры образцов для определения остаточных напряжений и испытания на усталость

î.iaTvDn-w H , ;.сл 5 , ММ Ь , мм J), , мм иг, град

--------'<-. 4,74-5,74 10 1,37 0,5 55с30

6,10-7,10 10" 2,05 I 55°ЗС)

4,74-5,74 10 1,37 0,5 . 55°30

6,10-7,10 10 2,05 I 55п30

Ча рис. 3 и 4 в качестве примера пригедеш остаточные нгпря-:-:У,к сбрсяцгас из стали 45, сплавов ЭН6983Д и >"С5У по тол:ци.чэ -iT.'oro слоя О. .

МП а О

150 ¿00 ко 600

А

I 1

у/ г ъ

'Л

? и с.З. Остаточные напряжения а образцах из стали 45 с V -образкам надрззо;.!(1,2) л гладких образиах(З) после:! - фро-зерозания и электрополлоованяя;2,3 -

<2ч та -МО

-600 -500

-то

-1500

/ ! /

Т ' у •

^ У/ у 1 !

/ л 1 ! " !

? я с,4.Остаточные яшряя&пгя в с^тзлох/^'л^л-рузкжг влочпый замок лолст::л 1*22: С »5 --?з опдаза ЗЛ69£31^5- из еддааа ¿СНУ-

-О, =1 .С;--л.---О. = с .¿мы

Таблица 3

Режимы упрочнения образцов

Материал Вариант упрочнения Ре?мкы упрочнения

диаметр ка-рикор - а , л!?? время упрочнения -V , с

ЭИ558ВД т 1,0 60

2 0,68 •1С

3 1,3 00

4 1,0 60

ЖС6У 5 о,ее 80

6 0,68 60

. . .1 0,68 30

При изучении тлт'.яния остаточных напряжений ¡:а сопротивление усталости использовался также метод создания заведомо изрест:пгс г надрезах полукруглого профиля, заключнхгайс.т г :м, что на гладкую деталь с известны;« из эксперимента напрякенпями наносится надрез, а ост.лсчные напряжения в детали с надрезом определяется расчетным путем. Сстаточные напряжения е гладких деталях измеряются известными методами.

Для определения дополнительных остаточЕЕ'х напряжении, возникаете за счет перераспределения остаточных усилий в области, ;тт5'/легакпеп к надрезу, была разработана прогр&'.ма расчета с ис-пользорг.кпем метода конечных элементов. Цилиндрическая деталь с к«£резом полукруглого профиля подвергалась коке"яо-эле:.:ентноП идег.лйэаиин о помощью четырехугольных восы.гиузлозыг изопара'.тст-рп'.опкпх конечных элементов. Были исследораны остаточные напряжения н цилиндрических образцах, изготоихекных из сталей 45, СОХПД, 311961, оплата ДТ"Т с надрезом полукруглого профиля р6- 0,3 :л:.;, упрочнение на пгдродробеструйной устанорке с ре~:и-давлсше масла Р = 0,28 1/Да (для Д16Т Р = 0,19 :/Ла), диаметр дроби ~с1 = ?. мм, время упрочнения - V = В кки. Образцы из 43, ЗОХГСА, сплава Д16Т изготавливали с рабочей частью - 10 гс.:, из стали 3/К".1 - В = 8 га.

капряаекия г гладких сбрг.:л::х пр^редены на рис.5.

о,<

0,2 0,5 о,Ч с, m

МПа О

-200

-m

-еоо

-гоо

/

ч^З-

Р и с. 5. Остаточные наложения в гладких

образцах лз:1 - стали 45: 2 - стали ЗСлК:а;3 - стали ЭИ961; h - сплава Д16Т

МПа

-т -200 -ClЮ -W

-soo

Р л

о

0,05

0,10

0,15

0,20 а, мм

« ■ г--------

г

о.О. Остаточные напряжения э обэазгзх с нк-ргзом с„=0/гг:,' га: I - о га;:: 45; 2 - ста-;! ЗЗХГСА ; 5 - стали Зй V-Л ; А- - салака дхСТ

Остаточные напряжения р образцах с надрезом определялись как сумма дополнительных напряжений и напряжений гладких образцов (рис.б). Эти остаточные напряжения использовались р дальнейшем для оценки их влияния на предел выносливости.

Исследорались также остаточные напряжения во впадинах накатанной резьбы болтов Мб из титанового сплава ВТ16 и стали 16ХСН, подверга-шихся термообработке как до; так и после накатывания резьбы по следующим режимам: для болтов из сплава ВТ16 - отжиг в вакууме при температуре 500°С в течение двух часов + охлаждение с печью; для болтов из стали 16ХСН - закалка при температуре 530° в роду + отпуск при температуре 350°С г течение 30 жнут + охлаждение в воду.

Распределение остаточных напряжений по толщине поверхностного слоя приведено на рис.7. Можно видеть, что накатывание резьбы после термообработки создает в поверхностном слое впадин резьбы значительные сжимающие остаточные напряжения ( - 1170 мЛа для болтов из ВГ16 и - 1040 мНч - из 1С-ХСН) с максимумом на расстоянии 50-70 мкм от поверхности. Термообработка болтов после накатывания резьбы по указанным режимам приводит к практически полной релаксации сжимающих остаточных напряжений. Поэтому для сохранения благоприятных сжимающих остаточных напряжений, созданных б поверхностном слое впадин резьбы накатыванием, термообработку следует проводить яют накатывания резьбы.

В четвертом рязлале изучено влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости при растяжении-сжатии образцов с надрезами V-образного и полукруглого профиля при симметричном и асимметричном циклах. Испытания на усталость проводили на машине УК,;-01. Предел выносливости определялся как по методике, предусмотренной ГОСТ 25.502-79, так и по методу ступенчатого изменения нагрузки.

Испытания болтоэ ¡.3 из сплаЕа ЕТ16 и стали 16ХСН проводили на г-чбрацчонном электродинамическом стенде ВЗДС-500 с резонансной частотой 300 Гц в случае асимметричного цикла при 0,35^,^ , -.-то соответствует нормам на затяжку резьбовых соединений в авиастроении расчетно-разруаа:о::ее напряжение). Предельную амплитуду цикла напряжений 6Яа определяли по ОСТ 100152-74.

Выстоявшие базу испытаний образны и болты при напряжениях, близких к пределу выносливости, доводитесь до разрушения при однократном нагружеши на разрывной мазме. Во всех упрочненных

Рис.? Остаточные напряжения во впадинах резьбн болтов М<" из сплава ВТ16 (I) и стали 16ХСК (2), накатанной: ---- до термообработки; -- после термообработки

образцах и деталях с концентраторами напряжений наблюдались но~ распрссгрантетгеся тре:пины ус-злости. Поэтому оценку влияния остаточных напряжений на гредел выносливости проводили с г;омс;;:ь:о критерия остаточных напряжений Приращение предела рмнссли-

ЕОсти_детали с остаточными напряжениями при использовании критерия. 6» определялось по йоомуле

. * % I » • ™

где - коэффициент влияния остаточных напряжений на предел выносливости;— 2 (' ёвсп, ) ,

' осегке остаточное напряжения в р-кж.-.ьт-'*: сечзг:.:и детг-

ли; — У/Ь^Со$У - расстояние от дна впадины детали до теку.;с-го слоя, рарахеккое в долях Ькр - глубины нсг:;с--исст-

ракяю'.цеЯел третьи „'сталости.

Для сравнения опенка влияния остаточных напряжен;!:: ■■=:>. в--¡дол

* пдь

выносливое";: прсвод;":аг.ь те<"';о по остлти'шым напрягееш:.-«: С- . ч , действузтда *:а поверх: о:,-?;: когЧ'опт-^-з'ггк:-

где ^ - коэффициент влияния остаточных напряжений на поверхности.

Оценку предельной амплитуды при асимметричном цикле напряже-■:.гЛ упрочненных образцов и детален в диссертации предложено про-

по диаграмме предельных амплитуд цикла с учетом остаточных рс>:?Я7л>!и&. Диаграмма строится в осях бп~ ¿в(рис.6). Ломаной ЛСД описывается диаграмма предельных амплитуд цикла напряжений длг >■:•: ериала образца ила детали, учитывав чя как усталость, так и тоиупссть, где 0А' = (3.1р - предел выносливости материала в сл;, расгякекпл-скатия; ОБ = вк - сопротивление отрыву;ОД = €>т~

Для образца с концентратором, изготовленного без остаточных напряжений, диаграмма отглется ломаной АуСу1Щ, где ОА.{ = ,

ОД, -ёг/оС^ | к^ и соответственно - эффективный и теоретический ксофФи::ленты концентрации напряжений. Прямая А^С, проводится параллельно прямой /и. Точка С/ характеризует начало локальной текучести п наиболее нагруженном сечении образца или детали, т.е. в области дн". впадины концентратора.

предельных амплитуд цикла напряжений для детали с • .'напряжениями, действующими в её опасном сечении,' стро-о тогс, что остаточные напряжения отождествляются с

•■-..•::.; ;г-э;л средних напряжений цикла. Тогда для учета действия скима-".-■-■- .-.гут.- ¡*-к:с напряжений, угэличквестах предельную амплитуду, 1,ум! ; гд.м-1 /у 'у слсд;-ет перемещать параллельно вверх , - г -т-г/.-.-гит "¿С^, а для уч;;. действия растчгивакщис остаточных -¡•«•с,-..'••(•!•:•::: - «ш до гол;,-х;:мд Поэте;,:,- для ¿лгали с с:;:имаю-

.;: ■ т;л" шгго/чеекй.ми диаграмма предельных амплитуд цикла • ;"-■■!ч ло'.:г."ой Л2СгКД, с р.ютягиваю-дими - ломаной ■ ■ . се-;/'--.;!'-;:! лгеплагяотся переметать точку А по оси

. • •• г, - -пирг.-чеггАй предела выносливости детали с кон-

: ■ "ул ::;•:.•.:с •• *неа цикле А,Аг(А(Д1) =&ё.1р , одседе-• .:. л с -/Эт.гозьзуя критерий остаток п-к кз!.ря":ений гыи;1СЛ'.:-;-1Ы'3. по Формуле (8).

■';>■■:•.::г ■ 4 про, • »овлзкк результаты испытан:'. на -усталость и '"<:;г- о--, точп-дс га'тояксниЯ г.тли!»др::чгских образцов из ста. '•>:'!, Д16Т о надреза--- полу--руглого профиля .с"' с.с:тся т^кк.- глубгче нераспространятуцейся

) .:р,-тсрн:1 • ст-л точных кеэф-.

г-! - •'-сг-Г'.-с.-чидх -мирл/сний и ^ .

' г.

Таблица ^ Результаты испытаний на усталость и определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах полукруглого профиля

Материал Кеупроч- неннне образа бЯа, мПа Упрочненные образцы

мПа ■¿Па Ъхр > ГЛМ 6сст гГ; а V*

Сталь 45 0 50 152,5 137,!) ?00 0,200 -134 0,039 0,355

100 135 160 0,205 -134 0,094 о,з:.б

200 132,5 155 0,207 -134 0,047 0.1С7

ЗОХГ'СА 0 145 198 0,200 -144 0,173 0,551

0И961 0 151,3 ¿23,. 0,170 -258 0,165 0,357

Д15Т 1 0 73,4 105 0,201 —'/о, 3 0,108 1 0,353 | 1

Кз данных таблиш 4 видно, что в сяучаз растления-сжатия коэффициент практически не зависит от материала образна. и составляет в средне;; 0,35. С угеличением <ст коэффициент уменьшается.

На рис.9 предстаглэка диаграмма предельные амплитуд ц'.. та исследуемой стали 45. Прарзяс." .о предела ььшосдирссти^'прс' а;-.:-ч л::: образцов с надрезом гкчпеляяи па Формуле (7), приняа - 0,3 = -134 ;/Ла (таблица 4). хочкеми на рис.? показаны окоп/—

ОСЬ7

р:п.;ектзльнь:э данное из таблица 4. .".'.огно ридеть, что окс::;р--м::,:. достаточно хс?с;\1 согласуется с диаграммой прстпльчнх глт'агсчл цикла, построенной расчетччи путем, поэтому продл01:с;:г«>я мотодн-ка определения ¡тредсльнол п;:аи:т"дм мотет быть исполызог-:.:.? практике.

Результат!-: пськтспий на усталость образцов сУ-обрсз :::-■:>.' ''адресом, кзготорленнм:: из стачи 45, сплавов с1'625ВД к ЕС6У, про;-стерлелы р таблице 5.

детали

1 "1 "...3, предельных амплитуд цикла для стада 15:

I - .«гг^т 2 - неупро-мзшшго образа; 3 - упрсч-ь'^шого образца; 4,5 - по текучести; о - нзупрочкен-о5ризк-$ "9 - упг.очн'.--::::из образцы

Таблица 5

Результаты испытаний на усталость и определения остаточных напряжений г- ¡¡ллских образцах сУ-обраэник надрез-;.

"атернал Сапц- •2-.Т упооч- ¿т, МЛ-З Пеупроч- кечнке образцы «йа ♦ мГЬ Упрочненные сбрлзш

мЛн ёкт' №: а Ч

Зталь 45 0,5 0 90,5 135 -108 0,11 0,070 0,356

0,5 450 450 166 192 193 -315 -330 ;,С65 0,055 0,069 0,096 0,076 0,076

1,0 450 4о0 195 220 218 -340 -320 0,055 0,055 0,062 0,074 0,074 0, ..

\0оУ 1,0 4'"0 450 159 184 17? -335 - 250 0,065 0,065 0,050' 0,044 0,075 0,072

Образ'лл из стали 45 испытывались при нормальной температуре, а образцу из сплагов Э!569СВД и ЖС6У - при_тешеротуре 7Э0°С. Идою ридеть, что и в этом случае коэффициент^ , ратный г средне;.; С,074, изменяется в значительно ыеньпих пределах, чем .' Для определения пределен гынослирости при других средних нг.г.г'- -еннях необходимо построить диаграмм предельных амплитуд цикле? для каждого 13 терпел а по изложенной рыле методике.

Проредены испытания не усталое: . болтов !.'"., изгот-л-лечны:: по серийной технологии ;-;я сплара ЕТ16 и стали ХоХСН. Резуль^с: испытаний предстаглскы в таблице 6. Ьо рсех какатзчнкх г:-?тг отжига болтах бкли обнаружены нераспространят-гесг. тоегд-.:-::.' уст:— мсти, глубина которых как для ВТ'16, так и для 16ХЗН сс?г. р среднем 0,1 ¡с:. На рис.10 предетаглены диаграммы гр-эде кмплитуд цикла болточ из елларо ВТ1о 'гнс.;0, а) и Оелт.ч ><-

ту, 16ХСП (рис.10, б). Видно, что результаты :>кгг-р':-:о;:та (:-:-:.сс--•ш на диаграммах точкам:;'/ хороыо согласуются о пестр. ли.:?':: ЭЕСчетньм путем длагегжами по предложенной методике.

МПа 130

из

... _ ...

, л<

* 1

90

МО

100 Ь)

200

¿00

МО

500

6т,МПа

? и с.10. Диаграмма продельньк амплитуд цикла болтоз ;:з стали сплава БТ16(а) и стали 16ХСНС6),накатанных до (I) к носле(2) термообработки: --расчет; в,о - эксперимент

Таблица 6

Результата испытаний на усталость и определения остаточньк напряжений в 'болтах из сгиапа Б716 л стали 16ХСН

.Материал , .vil а ÖRa . кПа мПа <6 мПа

накатывание + OTT,и г отжиг + накатывание

иТх'З 200 350 400 600 46 44 39 37 153 123 III . 61 107 79 72 24 -ЮГО 0,104 • 0,078 0,070 0,023

200 G2 173 91 одсо

I6XCH 350 76 131 55 -910 0,059

400 69 120 01 0,СГ6

600 70 82 12 0,013 .......i

Плтнй раз1ел представляет собой заключение:

1. На основе решения плоской задачи теории упругости метгдсм конечных олемзктов разработан метод определения остаточных н.чпря-яений в плоских деталях с периодическими си?.а:етрит-:н!.:г.:и бсксг?-.::.гл нодрезпмнУ-сбразного профиля, учитняап'лнй изменение геометрии детали лр- удалении слое« нстерикяа. Сбоскся.*»«?. рсзмо-яссть сст«-генения этого метода для деталзй с одной пзрей симметричнюс

вых надрезов. Получен? простая зависимость для определении к®рид:г~ снальных сстатс-мкх напряжений, стветст^'-них за ус-плоетнпе р.-г-румение детали.

2. 1л<1 гдоеких образков по ГОСТ £о.¿'-2-70 и об<у--.гдог. >;.-•••?/.-рую"!х ^.ючн-г: зжзх лопатки т/рбячы огтред:?лС'."ы п-иСРсчлсл а-.ро.'те'кн.ч".; "брат,?. при уи^тгмн; слоев млт'-'рчис и

гаггзйазчий.

■ Установлено, *-—-« се.!".---Л гкляд ? пора,*«лг. • .*-■«ппа-! при уд^знии глее*1 маткой-.гл' в нлзрг-за ж-,..:--

••сяг.о^тпат-.рн, г—э-.'л ;< »го дну.

¿-с:-.:..Уотт-иг устэпог; • пля ог.реглтаник с-угато'-гн^г ! ..л- ••• ::: *; г с'^лг-и-.к о У-с^олз»;.:::; на'р :: пыи':, :: -

б~'лтг.х ■'•'о кз «кара 5Т1о и стали 16ХСН.

■ 5. Методом конечных элементов вычислены на ЗБМ дополнительные остаточные напряжения, возникаю'иие за счет перераспределения сетогочкых. усилий гладких упрочненных шярошарикзми и дробь» образцов из сталей -15, ЗОХГСА, 0И.961 и сплава Д16Т при нанесении :•: ,"розог полукруглого профиля. Определены остаточние напряге!«!.'! р с надрезами как сумма дополнительны:: напряжений и

панрп'лонил гладких образцов. Эти напряжения использовались г. дальнейшем для сценки ;гх влияния на предел выносливости.

•о. Используя предложенный метод, определены остаточные напряжения в образцах прямоугольного поперечного сечения с V-образны?,; и надрезами, изготовленных из стали сплавов Э'Л658БД и ЕСсУ, а также по известной методике в резьбе болтов Мб из сплага ВТ16 и стали 16ХСН.

7. Установлено, что в случае растяжения-сжатия для образцов :ц! от 'ой 45, ЗОХГСА, ЭИ961 и сплава Д16Т с надрезамиУ-образно-го и полукруглого профиля после упрочнения микро-лариками и дробь; коэффициент влияния остаточных напряжений на предел выносливости сктаркяет в среднем 0,35.

6. Предложена методика построения диаграмм предельных амг,-.д диета для упрочненных образцов и деталей с концентратсра-:.::: к..::ря";снпп с учетом оетаточчых напряжений. Результаты нспыта-ил усталость при различной асимметрии цикла образцов из сто. ...• 45 с падре ом полукруглого простиля, болтов V.. из сплава ЕТ16 .• 16ХСН хорг-то согласуются с теоретически построенными

..'.О:. 'п.

'. . Показано, что гетаточнке иадрягаения могут быть испсльзс-ддл опрс-"е.-.о::ия приращения предела выносливости за счет • .честного упрочнения и в случае работы детали при повкден-.. . о;:• •-.-огуро, но пр:: этом олегуот брать сетогсчныг напряжен;:.; ;* "."V. -о.'оо о" оооурег, то есть с учетом рэлптттддгл.

.'. • ;.•...: о'отр-'о:::::: ¿.нагрето''; предельных дт.шлд'гу': и •г -.-я ..р^йй'Тг-коЯ амг-птуды для у;гооч:-:оннкх образцов и .■ . .^р'Ч'Г-р.-им.рг.онлдр—то па предприятии.

Оекггное ссаерггние диссертации "~v6.r.:KOFaKO в следутлих работах:

1. Кирпиче? В.А. Влияние остаточных напряженки на предел гы л.с-лигости при растяжении-сжатии образцов из стали 45 прямоугольно г *¡ поперечного сечения с (/-обратным надрезом / Кулб-ллев. ариац.ин-т. - НуПбгШов, 19Э0,- 10 е.- Дсп. в ВИНИТИ 2С.С7.Я),

- 4С.С0-50.

2. Пзглог В.£>., Каяьцун В.И., Кирпичер В.Л. Определен;::; остаточных напряжений г- -.клиндричсских образках с ^-образным к^дро^оч// Йзг€ :ия вузов. Авиационная техника. - 1986. - - С.92-??..

3. Столяров А.К., Вакулкк B.C., Кирличев В.А. Е-пкнке угла : j-•••*-крктия и радиуса рпадкны концентратора нп остатэчн> •• ¡:enj"'"""::;;q упрочненной детали // Современные проблемы стрситач ьмой мех-шик:: и прочности летательных аппаратов: ТездсиП Всесоюзной нгучло-тз» ничссксй KOHdhopeHisw.- Куйбшев, 106е.- C.III.

4. Павлов В.Ф., Кирпиче? В.А., Ксяьг'тн Ю.К. Определение петгте .-•■лх напряжений р плоских обра., п.-х с (/-обрезным надрезом /'/ Со>--р эдеиние проблемы строительной механики и прочности летзтг.льных аппаратов-: Тези-rv П Всесоюзной научно-технической конЛзречся.-Нуйбьглев, 1965.- C.IC6.

5. Павлов В.Ф., Кольцун Ю.К., Кирпичер В.А. Остаточные напряжения в образцах прямоугольного поперечного сечения с JA-образным кеклентрлтером / Ку.'.бызев.а?иац.ин-1\- Кукбьп::зя, 1937.-С.19. ¿en. в БХНКГ;; 05.11.67, Jí 7755-1357.

6. Ккряичер В.A., Cypryraicpa ¿.И. Влияние оететочи« кепрякею*.;'. на селгрлтивлслр/е усталости леи осевом нагружении образцов /7 ¿онстру:шигнн<гя прочность двигателей: Тззп.'-ы XI Бс&сг*!?чоГ| Т:.\г!Н'-:г"-кои ком-Ье; "лл;л!:_ - Куйбытев, 19с:.- С.6'3.

7. ПорЛо? B.Í., Кирякчэр В.А., Халкн З.г. Влияние лр "леге ...ллг,л-женил кисла на прс_лсл:л ^о е;:::литуду улвелчелнук лее-:." - : л л-центра тер г.-; // л л;л""е:!':е лалелноетл :: -~лгллс'лг'"л:л' . :ллл ,: с: -р\лге-!''Л: --згеы - В.-лллллел лпу-л -ni: лл.гел'лл:, -Запороть.?, •• ".--".7.

Е. Вл-л"'1 В..-'., 'рпи\-о В.А. "ллялге сст-.тлчлкл л.

,лр- ...лл л?'лссл;'кост" гл : ^-"ст -"' '.-еу.-тни .- уел л;:г: к'л;лллтлл-ллл .глгл л :¡i,: /' Г!р " .. . л... ко :лер :л:л. - У'.л, -

'!•„, т - . 'Л

S. Г,;; Tv»! L.r., В.Л., Абалх:ззе? Л.H. Влияние остаточных

>уа?знкчх СЦГМ на сзпрсти.рлсние устал- гти деталей с гони; тр-'т-pis; при аоиу-.т-трпчнсм titraiе // "нт9чси.±икад:'я ггрсиз-p-..дстга и пзг.шоже кзчеот-а изделий по«срх:5з?тнгз« пластп"еонн\; д0ар;.:ированхэм: Тезисы областной научкэ-техн:«?---зЯ

i "ЛЬЯТТИ,

Г;. Па т-дс г 5.Í., Кирпиче® В.Л., л:нин Б.В., лолич В..:. Елилннэ их налря-.сон;::: :-.л про.;~л зынсзлиБоети при асимметрично-.: \ -"v. F случае растления—;гатин /7 11зр~~тпя рузор. i!a:o;:::ccrpce-

"I. Лагл:-!' В.i., Кирпиче? Ь.А., Е.'рдакаа С.А. С'-татсчн-:э нздря^з-г... л у. обо: ;;:¡x прям ;у го т ьк ого сечения с .надрезами И-образ ног о ;с--:Ьыя // "згостн» рузор. ^слипсгтооение.- I???. - у 0. - С.С-И