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

1.

РАСЧЕТ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТИПОВЫХ
АЛЮМИНИЕВЫХ И ТИТАНОВЫХ
ОБРАЗЦОВ, ИСПЫТАННЫХ ПО
БЛОЧНОЙ И КВАЗИСЛУЧАЙНОЙ
ПРОГРАММЕ НАГРУЖЕНИЯ
Абдуллин Марат Равильевич, к.т.н.
Дельбирдиева Ольга Александровна
ПАО «Туполев»
г. Москва

2.

К вопросу выбора типовых спектров
нагружения планера и агрегатов ТУ-204
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
- Взлетный вес Gвзл = 97,0 т
- Осадочный вес Gпос = 80,3 т
- Среднее время полета пол = 5,2час
- Средняя перегрузка в полете равна 1

3.

К вопросу выбора типовых спектров нагружения
планера и агрегатов ТУ-204
Спектры нагружения
Блочный
Квазислучайный
Программный спектр нагружения планера самолета № 64005 представляет
собой последовательность 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.

4.

I.
ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ
НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

5.

Типовые образцы для испытаний
ЧЕРТЕЖ ОБРАЗЦА ТИПА ПОЛОСА С ОТВЕРСТИЕМ

6.

Перечень материалов
ТАБЛИЦА ИССЛЕДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
№п.п
1
2
3
Марки материалов
Полуфабрикаты
I. Алюминиевые сплавы
1163Т
Пресс. профиль
1163Т
Плита
II. Титановые сплавы
ВТ-6ч
Плита

7.

Сервогидравлическая испытательная машина Walter+bai-LF100
(мах нагрузка 100 кН)

8.

Испытанные образцы

9.

Спектр нагружения
ГРАФИК БЛОЧНОГО НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ
Г р аф и к п р о гр ам м н о го п о в т о р н о -ст ат и ч еск о го н агр уж ен и я
(П р о гр ам м а 2)
s b ru tto [кг/м м 2 ]
14
12
1 2 ,0 8
1 1 ,5 2
1 1 ,5 2
1 0 ,6 4
1 1 ,0 4
1 1 ,3 9
1 1 ,5 8
1 1 ,5 3
10
9 ,0 7
8 ,1
8
6 ,6 2
8 ,1
6 ,6 2
6
6 ,3
5 ,9 3
6 ,6 8
8 ,0 6
6 ,8 7
6 ,1 9
5 ,7 9
6 ,1 9
5 ,2 4
4 ,3 3
4
2
1 ,5 2
0 ,8 6
0 ,8 6
0 ,8 6
1 ,5 2
0 ,8 6
0 ,2 9
0
-0 ,3 7
-1 ,7 6
-2
-1 ,7 6
-1 ,7 6
0 ,2 9
-1 ,1
-1 ,1
-1 ,7 6
-1 ,7 6
-4
0
5
10
15
20
25
Ф иг.1
30
35
40
45

10.

Спектры нагружения
СПЕКТР ПРОГРАММНОГО КВАЗИСЛУЧАЙНОГО
НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ НА ВОЗДУШНЫХ РЕЖИМАХ ДЛЯ
ОБРАЗЦОВ ИЗ 1163Т
2
σ brutto
m = 8.37 (кгc/мм )

11.

СПЕКТР ПРОГРАММНОГО КВАЗИСЛУЧАЙНОГО
НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ НА ВОЗДУШНЫХ РЕЖИМАХ ДЛЯ
ОБРАЗЦОВ ИЗ ВТ6Ч
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

12.

II. РАСЧЕТ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

13.

Расчет долговечности образца полоса с отверстием испытанного
по блочной программе нагружения для материала 1163Т плита
КРИВАЯ УСТАЛОСТИ ДЛЯ МАТЕРИАЛА 1163Т ПЛИТА
Параметры уравнения кривой долговечности образца:
m = 4.69
B нетто =
B брутто =
С нетто =
С брутто =
10.99
10.62
97700000000
41600000000
Хар.размеры Толщина 20-40 мм
Стандарт ТУ1-92-81-87
НВ
Д
Тип.обр.
ПО
Kt = 2.6
W = 36
d = 6

14.

Усталостная долговечность для
материала 1163Т плита и пр. проф.
σ брутто (кг/мм^2)
19
17
15
13
11
9
7
10000,00
100000,00
1000000,00
N, число циклов
плита, фактическая кривая
пресс. профиль, фактическая кривая
плита, расчетая кривая
пресс. профиль, расчетная кривая

15.

Усталостная долговечность для
материала ВТ6ч плита 60
47
σ брутто (кг/мм^2)
42
37
32
27
22
17
12
7
1000,00
10000,00
100000,00
N, число циклов
фактическая кривая
расчетная кривая

16.

Гипотеза Пальмгрена-Майнера
ГИПОТЕЗА ЛИНЕЙНОГО НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Условие разрушения: