Анализ Остаточных Напряжений При Применении Конструктивно-Технологических Методов Повышения Долговечности. Сообщение 1. Свободное Отверстие

Abstract

А. В. ЗАРУЦКИЙ Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», Харьков, Украина АНАЛИЗ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ. СООБЩЕНИЕ 1. СВОБОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ Повышение усталостной долговечности элементов авиационных конструкций методами, основанными на местном пластическом деформировании материала в зоне отверстия, напрямую зависит от величины и знака остаточных напряжений. В данной работе приведены результаты исследования остаточных напряжений, которые образуются при применении конструктивно-технологических методов повышения долговечности элементов авиационных конструкций со свободными отверстиями. Рассмотрены процессы дорнования и барьерного обжатия материала в зоне отверстия. Исследования выполнены по методу конечных элементов для двух алюминиевых сплавов Д16АТ и В95пчТ2, широко применяемых в отечественном авиастроении. Свойства материалов заданы в виде монотонных диаграмм деформирования, полученных при испытаниях на растяжение стандартных образцов. Решена контактная задача в физически нелинейной постановке с учетом трения между инструментом и конструктивным элементом. Нелинейное поведение материала смоделировано с помощью мульти линейной модели с кинематическим упрочнением, учитывающей эффект Баушингера. Получены характеристики напряженно-деформированного состояния, возникающего в конструкции после выполнения процессов дорнования и барьерного обжатия. В качестве остаточных напряжений анализировались эквивалентные напряжения, вычисленные согласно энергетической теории прочности. При этом знак напряжения принят равным знаку наибольшему по абсолютной величине главному напряжению. При исследовании процесса дорнования варьируемым параметром являлся натяг. Получена зависимость изменения остаточных напряжений в отверстии от величины натяга. В случае с барьерным обжатием варьируемыми параметрами была геометрия внедряемого инструмента (ширина, угол захвата), толщина элемента конструкции и глубина внедрения. Построены зависимости изменения остаточных напряжений от рассмотренных параметров. Показано, что могут быть подобраны такие параметры, при которых эффект обжатия будет наиболее существенным. Но это приведет к увеличению требуемого усилия для выполнения данного процесса. Ключевые слова: дорнование; барьерное обжатие; усталостная долговечность; остаточные напряжения; метод конечных элементов; эквивалентные напряжения; пластическое деформирование.