авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 11 |

«ISSN 1998-6629 ВЕСТНИК САМАРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АЭРОКОСМИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени академика С. П. КОРОЛЁВА (национального исследовательского ...»

-- [ Страница 3 ] --

природного объекта не является Наружное светотехническое суперпозицией легко формализуемых оборудование летательного аппарата (ЛА) поверхностей, таких как плоскость, конус, предназначено для освещения пространства сфера и т. д., то актуальной задачей перед самолётом при взлёте, посадке, является построение с помощью рулёжке, для освещения кромки крыла специальных средств поверхностей, самолёта или освещения узла заправки и аппроксимирующих с заданной точностью конструктивно выполняется в виде фар и свободную форму объекта. прожекторов [3]. На поверхность Известен опыт использования рассеивателя внешнего источника света программного обеспечения NX [1] при летательного аппарата воздействуют проектировании конструкции вибрации, перепад температур, давление светотехнических изделий, таких как набегающего потока воздуха, в котором могут Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), присутствовать абразивные микрочастицы, излучения и другие факторы.

инфракрасное и ультрафиолетовое Рис. 1. Навигационные и сигнальные огни современного самолёта По этой причине осветительные приборы аэродинамическое качество планера имеют лампы, колбы которых заполнены самолёта, но при этом она имеет ряд инертным газом, а сама колба имеет недостатков, один из которых - блики на большую толщину и выполнена из внутренней поверхности фонаря.

сверхтвёрдого стекла, легированного цинком Осветительные приборы в кабине лётчика и вольфрамом [4]. Для контроля за служат источником отражённых бликов на состоянием источников света и всего внутренней поверхности остекления фонаря, светотехнического устройства разработаны особенно при больших уровнях яркости нормативные документы разного уровня свечения. В то же время попытки лётчика компетенции, например, ГОСТ Р 54350-2011 снизить уровень яркости приводят к тому, «Приборы осветительные. Светотехнические что слабый уровень освещённости требования и методы испытаний». затрудняет считывание и контроль Конструкция внутренних показаний пилотажно-навигационных осветительных устройств современных индикаторов. Наличие бликов способствует летательных аппаратов также подлежит повышению вероятности расстройств модернизации в связи с появлением на пространственной ориентировки пилотов в самолётах беспереплётных фонарей, т. е. полёте, что, по мнению американского выполнения остекления кабины пилота аналитика Джеффри В. МакКарти [5], в 83% истребителя цельнолитным (например, случаев заканчивается гибелью летчика. Это самолёты F-16 и F-22 (США), J-20 (КНР) и вторая после пилотажных перегрузок отечественный самолёт МиГ-21Ф-13). Такая лидирующая причина авиакатастроф.

конструкция фонаря кабины увеличивает Освоение современными визуальный обзор лётчика и производствами технологии склеивания Авиационная и ракетно-космическая техника между собой пластин из силикатного или (и) эксплуатационных свойств, например, органического стёкол привело к появлению рассеивателя автомобильной фары.

гетерогенных оптически прозрачных Известны работы, посвящённые материалов, которые в настоящее время разработке программных сред, начинают широко использоваться для рассчитывающих и визуализирующих остекления военных самолётов и вертолётов. траекторию движения светового луча в Появление новых марок различных средах [7,8]. Однако данные фторакрилатного и силикатного стёкол, программные продукты не предоставляют поликарбанатных пластиков возможность оптимизации конструкции (высокопрочных, безосколочных, лёгких и светотехнического устройства для теплостойких СО-140А, ВОС-2 и СО-150А), достижения необходимых прочностных, высокотеплостойких фторакрилатных усталостных и светотехнических органических стёкол Э-2 и СО-200 делают характеристик.

актуальной задачу оптимизации форм и Для прогнозирования размеров рассеивателя осветительного эксплуатационных свойств внешних прибора с позиций минимизации его массы светотехнических приборов, а также при обеспечении необходимого уровня светотехнических устройств, находящихся прочностных характеристик его внутри кабины летательных аппаратов, конструкции. средствами САМ - cистем необходимо В НТЦ АВТОВАЗа в программной построить 3-D модель, например, среде CATIA реализуют сквозную рассеивателя фары или прожектора.

технологию проектирования фар Модель поверхности источника света автомобиля, изготавливаемых на внешних осветительных приборов автогиганте. Сквозное проектирование летательных аппаратов была построена с предполагает построение 3-D модели использованием инструментального светотехнического изделия и разработку микроскопа УИМ – 21 (ГОСТ 8074— технологической оснастки и технологии «Инструментальный микроскоп»). В изготовления пресс-форм [6]. Однако качестве источника света рассматривалась отсутствует информация о возможности лампа-фара самолётная ЛФЛ 27-450+250- оптимизации форм светотехнических производства ОАО «Искра» (Украина) (рис.

изделий, направленной на повышение 2).

Рис. 2. Модель лампы-фары самолётной ЛФЛ 27-450+250- Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Рассеиватель авиационной фары, поднутрения поверхностей рассеивателя, находящийся внутри кабины ЛА и недоступных для измертельного щупа исключающий возможность возникновения машины DELTA 3408, использовалась бликов на внутренней поверхности «рука», позволяющая с помощью беспереплётных фонарей кабины пилота, чувствительного щупа определять должен иметь свободную форму, которая не координаты точек, принадлежащих изучаемой поверхности (Micro Scribe – 3DTM является суперпозицией широко используемых в технике поверхностей CMS-D-SYS CЭ International Corporation (плоскость, сфера, цилиндр и конус). Made in USA) [9].

Рассеиватели свободных форм широко Твёрдотельная модель фары имела не используются на современных автомобилях. только максимально близкие наружную и Опыт разработки подобных рассеивателей внутреннюю поверхности оригинальной для освещения кабины самолёта не известен. фары, но вдоль периметра центральной По этой причине в качестве физического части рассеивателя фары был выполнен объекта, для которого строилась виртуальная опоясывающий цилиндр определённой высоты h (h [6-12мм]). На внутренней модель, был выбран рассеиватель передней фары автомобиля «Калина». поверхности опоясывающего цилиндра были Для построения виртуального объекта выполнены периодические риски, имеющие – рассеивателя использовалась программная в поперечном сечении прямоугольник. Эти среда NX и SolidWorks. Для построения риски являются рёбрами жёсткости виртуальной модели, максимально близкой рассеивателя и одновременно выполняют реальному объекту – рассеивателю роль светоотражателей, которые не осветительной фары, была использована допускают прохождение светового измерительная машина DELTA 3408. Для излучения через периметр рассеивателя (рис.

построения поверхности в зонах 3).

Рис. 3. Рассеиватель свободной формы («free form») Авиационная и ракетно-космическая техника Для оценки вибростойкости, рассеивателя фары является аутентичной трещинностойкости, напряжённого реальной фаре.

состояния конструкции рассеивателя автомобильной фары использовалась Библиографический список программная среда ANSYS. Программная 1. http://www.plm.automation.siemens.co среда ANSYS позволяет не только m/ (дата обращения 06.04.2012г.) рассчитать упругие деформации и 2. DEVELOP 3D Technology for the напряжения, но и определить термоупругие product lifecycle. ПРОГРАММНЫЙ ПАКЕТ напряжения, что особенно актуально для NX. [Электронный ресурс]. – Режим внешних осветительных приборов ЛА. доступа: http:www.siemens.com/plm (дата Возможность анализировать величины обращения 06.04.2012г.).

деформаций и напряжений, возникающих в 3. Клюев Г. И., Авиационные приборы и конструкции, позволит вырабатывать системы/ Макаров Н. Н., Солдаткин В. М.

оптимальные конструкторские и Под редакц. В. А. Мишина. Ульяновск:

технологические мероприятия при УлГТУ. – 2000. – 343с.

проектировании осветительных приборов 4. Александров В. Г., Справочник по летательных аппаратов. В качестве критерия авиационным материалам и технологии их оптимальности могут быть выбраны условия применения/ Базанов В. И. М.: Транспорт, отсутствия бликов, термостабильность в 1979. – 242с.

заданных пределах размеров, например, 5. Aeromedicine and Training Diges, 1990, рассеивателя светового прибора, прочность July, vol. конструкции и т. д. Возникающие при этом 6. Носов Н. В., Мурзаева И. В.

вычислительные трудности (большой объём Разработка технологии проектирования и вычислений) могут быть преодолены с изготовления фонаря выставочного помощью супер компьютера «Сергей автомобиля ВАЗ-1121 в программном пакете Королёв». CATIA V5 // САПР и графика. – 2005. - № 8.

В качестве оценки соответствия [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

твердотельной модели реальному объекту http://www.sapr.ru/article.aspx?id=7828&iid= был выбран контроль массы. Например, для 17 (дата обращения 08.04.2012г.).

определения массы виртуальной модели 7. Волобой, А. Г. Средства визуализации рассеивателя фары (рис. 3) использовалось распространения света в задачах программное обеспечение NX. При проектирования и анализа оптических плотности поликарбоната = 1,180 Кг/м3 и систем [Электронный ресурс] / А. Г.

объёме виртуального рассеивателя 0,00029 Волобой, С. М. Вишняков, В. А.

м3 масса полученной аутентичной модели Галактионов, Д. Д. Жданов // ИПМ им. М. В.

будет составлять 0,3422 кг. Келдыша РАН. – Москва, 2007 г. (Работа Исходный (реальный) рассеиватель выполнена при финансовой поддержке фары был измерен на весах марки ME–2100. Российского фонда фундаментальных Его масса составила 0,3543 кг. Масса исследований (проект № 07-01-00450) и виртуального рассеивателя оказалась фирмы INTEGRA (Япония)): сайт – URL:

меньше на 3,3% массы реального http:

рассеивателя. Такая разница объясняется, в //www.keldysh.ru/pages/cgraph/articles/dep20/p том числе, неоднородным химическим ubl2007/viz_ray.pdf составом рассеивателя, наличием 8. Diamond Calculator (DiamCalc), переменных литейных радиусов, переменной Octonus Software [Электронный ресурс]. – толщиной стенок рассеивателя, Режим доступа: http://www.gem обусловленной термоусадкой center.ru/item_82.htm (дата обращения поликарбоната. Учесть все эти особенности в 10.04.2012г.).

твёрдотельной модели чрезвычайно сложно 9. www.emicroscribe.com (дата и трудоёмко. Поэтому можно считать, что обращения 10.04.2012г.).

полученная виртуальная модель Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), OPTIMIZATION OF STRENGTH CHARACTERISTICS OF LIGHTING DEVICES AIRCRAFT BY CONSTRUCTION OF VIRTUAL MODELS © 2012 S. R. Abulkhanov1, D. S. Goryainov1, D.L. Skuratov Samara State Tecnitial University Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University) We study the possibility of building a digital model of the aircraft lighting unit diffuser surface, being an authentic reproduction of the real headlight diffuser, using the state-of-the-art modeling tools. The authentic numerical model means that not only the geometric parameters but also physiotechnical properties are in the maximal possible agreement with the real object. The use of the authentic 3D model in various CAD-systems will not only enable the real object’s performance parameters to be prognosticated but also its design to be optimized based on a variety of criteria.

Authentic solid model, aircraft lighting unit diffuser, САМ-system.

Сведения об авторах Абульханов Станислав Рафаелевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобили и станочные комплексы», Самарский государственный технический университет. E-mail: Abulhanov58@mail.ru. Область научных интересов: исследование качества поверхностного слоя деталей.

Горяинов Дмитрий Сергеевич, доцент кафедры «Технология машиностроения», Самарский государственный технический университет. E-mail: tms@smagtu.ru. Область научных интересов: твердотельное моделирование в программной среде NX.

Скуратов Дмитрий Леонидович, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой механической обработки материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет).

E-mail: mom@sgau.ru. Область научных интересов: оптимизация конструкции режущего инструмента.

Abulkhanov Stanislav Rafaelevich, Candidate of Engineering, Associate Professor at SamSTU’s sub-department of Motor Vehicles and Machine Complexes. E-mail:

Abulhanov58@mail.ru. Area of research: study on the quality of the surface layer of parts.

Goryainov, Dimitry Sergeevich, Candidate of Technics, Associate Professor at the Mechanical – Engineering Technology Department. E-mail: tms@smagtu.ru. Area of research: solid modeling software environment in NX.

Skuratov Dimitry Leonidovich, Doctor of Technical Sciences, professor, Samara State Aerospace University S.P. Korolyov (National Research University). E-mail: mom@sgau.ru. Area of research: design optimization of cutting tools.

Авиационная и ракетно-космическая техника УДК 539. ТОНКОСТЕННЫЕ ПЛАСТИНЫ И ОБОЛОЧКИ С НЕСКВОЗНЫМИ ТРЕЩИНОВИДНЫМИ ДЕФЕКТАМИ В УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОМ ПРИБЛИЖЕНИИ © 2012 Астафьев В.И., Яковлев А.С.

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) В работе рассматривается определение области возможных предельных состояний тонкостенных пластин и оболочек из идеального упругопластичного материала с несквозным трещиновидным дефектом (царапиной). Рассматриваются области возможных предельных состояний для царапин переменной глубины.

Приводится сопоставление экспериментальных и теоретических данных.

Решается задача определения предельных размеров дефектов, которые при заданном уровне эксплуатационных нагрузок могут привести к катастрофическому разрушению всей конструкции.

Тонкостенные элементы;

эксплуатационные нагрузки;

плосконапряжённое состояние;

краевая задача;

царапина;

трещина.

На основании решения краевой задачи b b x P s 1 2, x l, для поверхностной трещины (царапины) h hl p ( x) постоянной глубины в приближении (3) P, l x c, Дагдейла [1] были установлены области s предельных состояний тонкой пластины с v ( x ) 0, x c.

такой царапиной и определена граница между ними. Однако в процессе где P – внешняя нагрузка, v(x) – раскрытие эксплуатации на тонкостенные элементы берегов царапины;

конструкций действуют внешние нагрузки, Очевидно, что к условиям (3) циклически изменяющиеся около необходимо добавить условие, определяющее номинальных значений. Вследствие этого, однозначность смещений:

изначально прямолинейный фронт царапины lim v' ( x ) 0. (4) искривляется и возникает усталостная x c царапина с переменной глубиной. Следуя результатам, полученным в В случае плоского напряжённого задаче для царапины с постоянной глубиной, состояния можно считать, что длина решение (3) запишем в виде:

царапины 2l много больше толщины c P s Г (c, x, ) d v( x) пластины h ( 2l h ), и с достаточной E c степенью точности аппроксимировать l l b b Г (c, x, ) d, (5) глубину царапины кривой второго порядка: s Г (c, x, ) d s h l h l l x2 z b 1 2, x l. (1) l x c.

x Тогда на контуре царапины x l будут Сделаем замену переменных: t ;

c действовать сжимающие усилия l интенсивностью: ;

. Тогда:

c c z p ( x ) P s 1, (2) s l P h 1 Г (1, t, ) d v(t ) E s а на берегах пластических зон l x c - с интенсивностью p( x) s. Соответствующая l (6) b b 2 Г (1, t, ) d, Г (1, t, ) d h l h краевая задача запишется следующим образом: t 1.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Последний интеграл в этом выражении Таким образом, уравнения (8) и (9) после интегрирования по частям сводится к определяют начальное состояние пластины с табличным интегралам и берётся в явном царапиной переменной глубины. Конечное виде. Обозначим: состояние определяется следующим выражением:

J (t, ) 2 2 Г (1, t, ) d P k cos. (10) и запишем уравнение (6) в виде: s E P На основании полученных результатов и при v (t ) 1 Г (1, t, ) d s l равенстве левых частей уравнений (9) и (10) 1 (7) s строится вычислительная процедура.

b J (t, ) Г (1, t, ) d. Результаты в виде зависимости представлены h на рис. 1.

Взяв в (7) производную по t и приравняв её Рассмотрим пример, иллюстрирующий нулю, получим выражение для определения применение полученных результатов для неизвестного параметра : оценки несущей способности тонкостенного 1d P элемента конструкции. Пусть номинальная 1 Г (1, t, ) d dt P 1 эксплуатационная нагрузка 0,4, s (8) s bd d толщина элемента конструкции равна 1 мм.

J (t, ) Г (1, t, ) d 0.

h dt dt Материал – стареющий алюминиевый сплав Д16АТ, для которого параметр Тогда предельное состояние для царапины T (начальное состояние) определяется из 0,008. Здесь Е – модуль упругости.

E условий: v(0) v* или Необходимо сделать оценку критической E P v* 1 Г (1,0, ) d длины повреждения, при котором наступает s l 1 (9) s катастрофическое разрушение элемента b конструкции. Примем, что предельная J (0, ) Г (1,0, ) d.

величина раскрытия v* для Д16АТ равна 0, h мм.

Здесь v* - предельное значение критического раскрытия берегов царапины.

Рис. 1 - Области определения предельного состояния пластины с царапиной:

А – область разрушения, определяемая царапиной;

В – область разрушения, определяемая трещиной Авиационная и ракетно-космическая техника При анализе поставленной задачи возможны два случая: первый случай Преобразуем их к следующему виду:

определяется возможностью оценки глубины arcsin 0 arccos 0 0 ;

несквозной трещины, во втором случае будем 2 считать, что глубина неизвестна. К 2 Ic.

(12) * c b 8l 8 s2 l При известной глубине по h Учтём:

результатам, представленным на рис. 1, 1 2 1 1 0 1 можно определить вид предельного ln ln b 1 1 состояния. Пусть 0,8. В этом случае h 1 1 0 1 sin предельное состояние определяет сквозная 2 ln 2 ln.

трещина (рис. 1). По формуле (10) для 0 cos предельного состояния В определяем Тогда предельные кривые для значение: поверхностной и сквозной трещины в P безразмерных переменных можно записать в cos cos0,2 0,809.

2 виде:

s Определяем длину трещины, при которой 1 y 0 x 1 0 ( x, * ), где наступает нестабильное состояние элемента * конструкции: x 0 1 e 1 * v* tg * th, (13) 92,5 мм.

L 2l 2 x 2 1 x 1 e 2 ln k cos k e * yk k ( * ), или Для второго случая принимаем запас несущей способности b h. Проводим 1 e * 1 tg 2 k th *.

расчёты по формуле (10). * 2 1 e Введя замену переменных в уравнениях (14) предельных состояний, полученных в [1]:

Графики функций y 0 ( x, * ) и yk (* ) a P0 Pk x ;

k cos k ;

y0 ;

yk ;

изображены на рис. s s h 0 cos 0, (11) y0 ( x, * ), и yk (* ) Рис. 2 – Графики функций Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Из соотношений (13) и (14) следует, что Данное обстоятельство определяется критерием «утечка перед разрушением».

2 y0 (1, * ) 0 (1, * ) yk ( * ) k ( * ), т.е. Переход от пластин к оболочкам осуществляем с помощью следующего линия y0 ( x, * ) при заданном * обязательно уравнения:

пересечёт линию y k ( * ) при каком-то x :

2 k ( k ) l2 pR. (15) 1 y 0 ( x, * ) 1 y k ( x, * ) x 1 1,61 l, (16) К I M F l h Rh 1 k ( x, k ) Таким образом, при распространении l полученных результатов с пластин на M F 1 1,61 - поправка Фолиаса, где цилиндрические оболочки под внутренним Rh давлением (с учётом поправки Фолиаса [3] на p – внутреннее давление в оболочке, R – кривизну оболочки) можно сделать вывод, радиус кривизны оболочки, l – длина что при x a / h x проросшая на всю трещины, h – толщина стенки оболочки.

глубину поверхностная трещина далее не будет распространяться по всей длине стенки Используя экспериментальные данные оболочки, находящейся под внутренним [2] испытаний труб диаметром 762 мм с давлением (возникает «течь»), а при x x толщиной стенки 9,5 мм при наличии продолжит своё развитие, что в итоге может поверхностных дефектов (таблица 1) и привести к разрушению конструкции при перенося их на график, получим следующую напряжениях ниже предела текучести картину, представленную на рис.3:

материала.

Таблица 1. – Экспериментальные данные А.Р. Даффи, Дж. М. Мак Клур и др.

Рис. 3 – Сопоставление экспериментальных и теоретических данных Х – разрушение, 0 – «течь»

Авиационная и ракетно-космическая техника Как видно из рис. 3, те значения проектировании летательных аппаратов [Текст]/ А.С. Яковлев // «Актуальные функции, которые лежат выше кривой x( ) проблемы ракетно-космической техники»:

интерпретируются как «течь», т.е.

Тр. II-ой Всерос. научн. конф. – Самара:

поверхностная трещина проросла в сквозную ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», 2011. – и «остановилась» (есть время для оценки «Козловские чтения». – С. 83 – 89.

ситуации и принятия необходимых мер по 2. Даффи, А. Практические примеры расчёта восстановлению конструкции). Те значения на сопротивление хрупкому разрушению функции, которые лежат ниже кривой трубопроводов под давлением [Текст]/ А.

сигнализируют о том, что поверхностный Даффи, Р. Эйбер, У. Макси // Разрушение.

дефект пророс в сквозной и продолжил рост Т.5 Расчёт конструкций на хрупкую на поверхности тонкостенной оболочки, что прочность. – М.: машиностроение, 1977. – С.

в результате привело к разрушению всей 146- конструкции.

3. Folias, E.S. A finite crack in a pressured cylindrical shell[Text] / E.S. Folias // Int. J.

Библиографический список Fract. Mech. – 1965. Vol. 1. P. 104-113.

1. Яковлев А.С. Оценка влияния несквозных трещин на прочность конструкций при THIN-WALLED PLATES AND COVERS WITH SURFACE-CRACK DEFECTS IN ELASTOPLASTIC APPROACH © 2012 V. I. Astafiev, A. S. Yakovlev Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University) In work definition of area of possible limiting conditions of thin-walled plates and covers from an ideal elasto plastic material with not through blind fractured defect (scratch) is considered. Areas of possible limiting conditions for scratches of variable depth are considered. Comparison of experimental and theoretical data is given.

The problem of determination of the limiting extent of defects which at the set level of operational loadings can lead to catastrophic destruction of all design is solved.

Thin-walled elements;

loads;

marginal problem;

plane taut state;

scratch;

flaw.

Информация об авторах Астафьев Владимир Иванович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры теоретической механики, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: vlast@ssu.samara.ru. Область научных интересов: нелинейная механика разрушения, устойчивый и неустойчивый рост трещин, торможение трещин, утечка перед разрушением.

Яковлев Александр Степанович, аспирант кафедры теоретической механики, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: Sash84_777@bk.ru. Область научных интересов: конструкция и проектирование летательных аппаратов, прочность конструкций летательных и космических аппаратов, механика разрушений, механика трещин.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Astafiev Vladimir Ivanovich, doctor of physics and mathematical science, professor, professor of chair TM, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail: vlast@ssu.samara.ru. Area of research: nonlinear fracture mechanics, stable and nonstable crack growth, crack arrest, leak before break.

Jakovlev Alexander Stepanovich, post graduate student, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail:

Sash84_777@bk.ru. Area of research: construction and designing aircrafts, durability of constructions the flying and the space vehicle, mechanics of destructions, mechanics of cracks.

Авиационная и ракетно-космическая техника УДК 621. МЕТОДИКА РАСЧЁТА КОЭФФИЦИЕНТА ЖЁСТКОСТИ АВИАЦИОННЫХ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ © 2012 И. С. Барманов Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) В статье приведена методика проектирования коэффициента жёсткости упругого элемента типа «беличье колесо». Методика позволяет повысить точность расчётов упругих элементов, применённых в авиационных двигателях.

Упругий элемент, деформация, коэффициент жёсткости, метод конечных элементов, аппроксимация.

При проектировании опорных узлов радиус которых определяется диаметром авиационных двигателей большое фрезы.

внимание уделяется их динамическим характеристикам жёсткости и демпфирования. Эти характеристики оказывают влияние на вибрационное состояние двигателя, которое отражается на конструкции летательных аппаратов – крыло, фюзеляж. В состав опорных узлов современных двигателей входит упругий элемент (УЭ) типа «беличье колесо».

Конструкция упругого элемента типа «беличье колесо» представляет собой цилиндрическую втулку с продольными Рис. 2. Сечение балочек реального УЭ прорезями и фланцем для крепления (рис.

Наибольшее практическое применение 1).

нашла формула, предложенная С.И.

Сергеевым:

, 2 nEbh b h c 2l б где n – количество балочек;

b, h, lб – соответственно ширина, толщина и длина балочек;

E – модуль Юнга материала (рис. 3).

Рис. 1. Упругий элемент типа «беличье колесо»

Прорези образуют несколько равномерно расположенных по окружности стержневых элементов – балочек. Прорези, как правило, выполняются цилиндрическими фрезами, в результате чего поперечное сечение получается сложной формы (рис. 2), а на концах прорезей имеют место скругления, Рис. 3. Геометрические параметры УЭ Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Позднее в данную формулу был Исследования проводились в безразмерном виде. Были введены следующие введён поправочный коэффициент, и параметры: безразмерная длина упругих выражение для коэффициента жёсткости балочек Lб lб h и безразмерный радиус приняло следующий вид:

скругления пазов r r b, где r – радиус 2 nEbh b h c. (1) скругления пазов.

2lб 2 bh Рассмотрены значения длин упругих 1 l балочек в интервале 18…60 мм при толщине б балочки 1,73 мм, что соответствует интервалу Данная формула удобна в безразмерной длины балочки 10…35. Для применении, однако она даёт хорошие каждого значения длины исследовано их результаты вычисления жёсткости при влияние на относительный коэффициент соотношении lб h 30. Для конструкций c c0 c, где c0 и c – жёсткости авиационных УЭ это соотношение не коэффициенты жёсткости, определяемые выполняется, и формула может дать методом конечных элементов для нулевого и погрешности в вычислении до 40 % и заданного радиуса скругления, соответственно.

более. Упругий элемент нагружался Формула (1) не учитывает величину радиальной силой 1 кН, и для каждого радиуса скругления, а само наличие значения безразмерных длин балочек скруглений вносит неопределённость в определялось перемещение (рис. 5).

отношении длины балочки: за длину можно принимать либо максимальную длину прорезей, либо длину прямолинейного участка прорезей, либо какую-то промежуточную величину.

Для повышения точности вычисления коэффициента жёсткости УЭ была создана параметрическая модель с ANSYS.

использованием пакета С помощью данной модели получены поправочные коэффициенты, устраняющие недостатки формулы (1).

На рис. 4 представлена конечно элементная модель упругой втулки типа «беличье колесо». При составлении Рис. 5. Радиальные перемещения конечно-элементной модели использован объёмный конечный элемент типа «solid Коэффициент жёсткости определялся как 45» оптимизированной формы.

отношение приложенной силы к перемещению. Полученные зависимости представлены на рис. 6.

Рис. 4. Конечно-элементная модель Авиационная и ракетно-космическая техника где а – коэффициент, определяющий наклон аппроксимирующих прямых.

а Зависимость коэффициента от безразмерной длины была аппроксимирована степенной функцией (рис. 7):

1, a 8,2 Lб.

Погрешность аппроксимации не превышала 8 % в интервале 12Lб35.

Рис. 6. Зависимость относительной жёсткости от безразмерного радиуса при различных длинах балочек Зависимости представляют собой Рис. 7. Зависимость коэффициента а от безразмерной длины упругих балочек монотонно убывающие функции с точкой перегиба в интервале безразмерного Относительный коэффициент жёсткости радиуса 0,2…0,4. Для упругих балочек УЭ принимает вид:

длиной более 30 мм при наличии 1, c 1 8, 2 Lб r.

небольшого радиуса скругления имеет место снижение жёсткости в пределах 10 Поправочный коэффициент, %. В предельном случае, когда r 1, учитывающий радиус скругления пазов:

снижение коэффициента жёсткости.

k достигает 35 %, что является 1, lб r существенным недостатком. При длине 1 8, h b балочек свыше 60 мм графики функций Выражение для жёсткости с учётом постепенно сходятся, и наблюдаемое радиуса скругления примет вид:

различие между ними невелико. В случае, c c0 k 2.

когда безразмерная длина балочки не Полученный коэффициент k2 позволяет с превышает 10, функция зависимости достаточно высокой степенью точности относительной жёсткости от учитывать радиус скругления пазов УЭ.

безразмерного радиуса скругления С целью дальнейшего вырождается, и дальнейшее аналитическое совершенствования формулы (1) были описание данной зависимости не оценены границы её применимости. Для этого представляется возможным.

построена зависимость безразмерного Нахождение поправочного c коэффициента проводилось линейной коэффициента жёсткости cS S, где c0 – аппроксимацией группы функций методом c наименьших квадратов. На рис. 6 коэффициент жёсткости, определяемый аппроксимирующие прямые показаны методом конечных элементов для нулевого штриховыми линиями. Общее уравнение радиуса скругления, cS – коэффициент аппроксимирующих прямых имеет вид: жёсткости, определяемый по формуле (1).

c 1 ar, График зависимости безразмерной жёсткости Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), от безразмерной длины балочек 3 cS 0,000095 Lб 0,0086Lб представлен на рис. 8.

0, 27 Lб 1,825.

Аппроксимирующая линия показана пунктиром на рис. 8. Достоверность аппроксимации (квадрат смешанной корреляции) вычислялась по формуле:

x xi 2 i R 1 x x 2 i i n и составила R 0, 9995.

Выражение для поправочного коэффициента будет иметь вид:

.

k 0,000095L6 0,0086 L26 0,27 L6 1, Рис. 8. Зависимость безразмерного коэффициента cS от безразмерной длины упругих жёсткости Окончательное выражение для балочек определения жёсткости УЭ примет вид:

k k k.

2 Из рис. 8 видно, что формула С.И. nEbh b h c Сергеева может давать как завышенные, 1 2 2l б так и заниженные значения Полученная формула позволяет с коэффициентов жёсткости. Причём при высокой степенью точности определять малых безразмерных длинах балочек коэффициент жёсткости упругого элемента значения могут отличаться до 80 %.

типа «беличье колесо», имеющего Полученная зависимость геометрические особенности, характерные для аппроксимируется полиномом третьей опор авиационных двигателей.

степени:

DESIGN PROCEDURE OF FACTOR OF RIGIDITY OF AVIATION ELASTIC ELEMENTS © 2012 I. S. Barmanov Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (national research university) In work the design procedure of factor of rigidity of an elastic element of type of "the squirrel wheel» is resulted. The given technique allows to raise essentially accuracy of calculations of the elastic elements applied in aviation engines.

Elastic element, deformation, rigidity factor, method of final elements, approximation.

Авиационная и ракетно-космическая техника Информация об авторе Барманов Ильдар Сергеевич, кандидат технических наук, ассистент кафедры основ конструирования машин, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail:

isbarmanov@mail.ru. Область научных интересов: конструкция и проектирование опор роторов ГТД.

Barmanov Ildar Sergeyevich, candidate of sciences technical, assistant, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (national research university). E mail: isbarmanov@mail.ru. Area of research: design and designing of support of rotors GTE.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), УДК 539. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ МАТЕРИАЛА © 2012 А. А. Буханько1, Е. П. Кочеров2, С. А. Овчинникова Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) ОАО «Кузнецов», Самара Рассматривается пластическое течение в окрестности углового клина в процессе выглаживания поверхности материала. Определены поля деформаций и удельной работы внутренних сил в пластической области. Предложен алгоритм определения части работы внутренних сил, связанной с упрочнением материала и оказывающей влияние на повреждение материала при выглаживании.

Прочность, пластичность, разрушение.

Усталостное разрушение почти всегда макротрещины в исходном материале;

Wп – зарождается на или вблизи поверхности работа внутренних сил в поверхностном детали. Основными факторами, вносящими слое на пластических деформациях, вклад в усталостное разрушение, служат связанных с его упрочнением;

Wкр – кроме геометрических концентраторов суммарная работа внутренних сил, деформаций (царапины, выемки, следы от необходимая для разрушения в механической обработки), повреждения, повреждённом материале.

вносимые существенными пластическими В работе рассматривается задача о деформациями в зоне взаимодействия выглаживании, которая возникает в связи с материала детали с режущим инструментом.

существованием переходной поверхности, Это связано с упрочнением материала и соединяющей переднюю и заднюю исчерпанием его пластических свойств поверхности резца. Эта поверхность (охрупчиванием материала). Такое влияние осуществляет деформирование материала хорошо исследовано в малоцикловой после стружкообразования, описанного в [3].

усталости и выражается формулой Коффина Задача о выглаживании жёсткопластической Мэнсона, энергетическая трактовка которой поверхности рассматривалась в работе [4] дана С. Фелтнером, Дж. Морроу, Д.

при условии пластичности Кулона-Мора.

Мартином [1,2].

Ниже рассматривается пластическое Деформации в поверхностном слое течение для процесса выглаживания при при обработке выглаживанием можно условии Мизеса в условиях плоской рассматривать как однократное циклическое деформации (рис. 1). Предполагается, что N 0, 5 и пл, нагружение при обрабатываемый материал является определяемом технологическим процессом, идеальным жёсткопластическим с пределом что позволяет записать формулу Коффина Т 2k, текучести и переходная Мэнсона в виде [1]:

поверхность ОА является плоской.

пл N a M W**. (1) Трактовка формулы Коффина Мэнсона (1), предложенная Фелтнером Морроу-Мартином [1], для поверхностного слоя, подвергнутого выглаживанию, принимает вид Wц W** Wп Wкр, (2) где W – работа внутренних сил, Рис. 1.

характеризующая зарождение Авиационная и ракетно-космическая техника u V cos, Пластическая область AOBECD состоит 4 из двух прямоугольных треугольников AOB ACD и равномерного напряжённого u V sin, состояния и центрированного веера ABC. (5) Линия OBCD является жёсткопластической v V sin Vn, границей. Предполагая, что материал 4 «набегает» на пластическую область со V 2V cos.

скоростью V, нормальная скорость распространения линии OBCD равна нулю.

Предполагается, что пластическое Здесь u, v – проекции скорости перемещения течение является установившимся, на криволинейные оси, ;

Vn, V – поверхность OA режущего клина и нормальная составляющая и разрыв свободная поверхность AD прямолинейны касательной составляющей скорости частиц (здесь нормальная скорость Vn 0 ). Из этих на жёсткопластической границе;

знаки «+», предположений следует, что линии «-» определяют значения компонент прямолинейны. скорости выше и ниже жёсткопластической Согласно [5] поле скоростей в границы OBCD, соответственно;

– угол пластической области определяется режущего клина;

– угол наклона -линии выражениями:

скольжения к оси x.

– в области ACD : Соотношения (3)–(5) позволяют описать диссипацию энергии и компоненты тензора деформаций в частице вдоль траектории её u V cos, движения в пластической области.

В качестве меры деформаций выбран u V sin, тензор конечных деформаций Альманси E, 4 (3) связанный с компонентами тензора дисторсии A [ a ji ] [ xi, j ] соотношениями v V sin Vn, ij aik a jk, (6) Eij V 2V cos ;

где ij – символ Кронекера, xi0 – лагранжевы – в веере ABC, :

координаты, xi – эйлеровы координаты частицы. Согласно [6] в условиях плоской u V cos, деформации компоненты тензора дисторсии u V cos 2V cos, являются решением системы A (4) дифференциальных уравнений в частных v V sin Vn, производных:

V 2V cos ;

da f a11 sin cos a21 cos 2 0, d – в области AOB :

da f a12 sin cos a22 cos 2 0, d (7) da21 f a11 sin a21 sin cos 0, d da f a12 sin 2 a22 sin cos 0.

d Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), компонент тензоров дисторсии A и u a cos b sin, a, b f где – Альманси E не изменяются;

v u 6 – частица мгновенно деформируется на жёсткопластической границе и рассеивает компоненты скорости движения центра V удельную работу W, согласно (5);

веера характеристик ABC.

Vn При движении частицы в пластической компоненты тензора дисторсии A области выделяются семь участков определяются согласно [3] по формуле траектории (рис. 1):

xi0, j ik W i k xk0, j ;

главные значения 1 – частица движется со скоростью V в недеформированном поверхностном слое;

тензора Альманси E определяются согласно тензоры дисторсии и Альманси имеют вид (8);

1 0 0 0 7 – частица движется в A, E ;

деформированном поверхностном слое со 0 1 0 скоростью V.

2 – частица мгновенно деформируется на На рис. 2 показано изменение удельной жёсткопластической границе и рассеивает на диссипации W работы внутренних сил на пластических деформациях конечную жёсткопластической границе в зависимости V удельную работу внутренних сил W от угла раствора клина. На рис. 3 показаны Vn изменения главных значений E1, E2 в согласно (3);

компоненты тензора дисторсии зависимости от угла раствора клина на 1 определяются в виде A ;

участках 2, 4, 6 траектории деформирования W 1 частицы в пластической области.

3 – частица движется вдоль свободной поверхности OD, не деформируясь;

значения компонент тензоров дисторсии A и Альманси E не изменяются;

4 – частица движется в веере линий ABC, скольжения деформируясь с максимальной скоростью сдвига 1 v u, и рассеивает удельную max R t k W Рис. работу согласно [7];

max dt 2 k t компоненты тензора дисторсии A определяются как решение системы дифференциальных уравнений (7) согласно (4) при движении центра веера линий скольжения с нулевой скоростью (согласно предполагаемому полю скоростей в пластической области);

главные значения Рис. тензора Альманси E определяются согласно (6) соотношениями Отметим, что для частиц, траектория E1 e g, E2 e g, (8) которых проходит в окрестности точки E где (рис. 1), однородность деформирования 1 1 2 e E11 E22, g E11 E22 4 E12 ;

пропадает и существенно зависит от 2 2 величины нормальной скорости частиц, 5 – частица движется вдоль контактной которая при 0 равна нулю. Это приводит поверхности OA, не деформируясь;

значения к возрастанию деформаций до критического Авиационная и ракетно-космическая техника примере угол клина принят равным 89 и значения E1 0,5 и неограниченному возрастанию удельной работы внутренних W отношение площадей ** 5, 6.

сил, что в свою очередь приводит к Wп нарушению сплошности материала (т.е. к разрушению). Это замечание указывает на возможность зарождения макротрещин в подповерхностном слое толщиной a1.

Участки 2, 4, 6 являются активными участками деформирования частицы вдоль траектории. Процессы деформирования на этих участках можно трактовать как полуциклы жёсткого деформирования в интервале начальных и конечных деформаций соответствующего этапа. Это означает, что в повреждении материала участвует не вся рассеянная энергия, а только её часть Wп, связанная с упрочнением. Определение этой части не Рис. 4.

может быть реализовано в рамках идеального жёсткопластического тела, но Библиографический список может быть оценено из диаграммы по 1. Feltner, C.E. Microplastic strain вычисленным значениям деформаций. hysteresis energy as a criterion for fatigue Алгоритм определения части работы fracture / C.E. Feltner, J.D. Morrow. – Trans.

внутренних сил в процессе выглаживания, ASMED, 1961. – 83, № 1. – P. 15-22.

оценивающей повреждённость материала 2. Martin, D.E. An energy criterion for ЭК79, представлен на графиках рис. 4: low-cycle fatigue / D.E. Martin // J. Basic Eng., (а) – изменение параметра упрочнения Trans. ASME. – 1961. – P. 565-571.

h Eii (первый инвариант тензора конечных 3. Егорова, Ю.Г. Резание и разрушение идеальных жёсткопластических тел / Ю.Г.

деформаций Альманси) вдоль траектории Егорова, С.А. Каверзина, А.И. Хромов // движения частицы для различных углов Доклады Академии наук. – 2002. – Т. 385, № (линия I – на участке CD, линия II – в веере 4. – С. 490-493.

BAC, III – на участке OB);

4. Анисимов, А.Н. Выглаживание (б) – связь параметра упрочнения h с жёсткопластической поверхности относительным удлинением в клинообразным штампом при условии эксперименте об одноосном растяжении текучести Кулона-Мора / А.Н. Анисимов, цилиндрического образца;

А.И. Хромов// Прикладная механика и (в) – диаграмма нагружения ЭК79.

техническая физика. – 2010. – Т.51, № 2. – С.

Работы внутренних сил W и Wп 176-182.

определяются площадями (рис. 4,в) в полосе 5. Хромов, А.И. Деформация и под статической диаграммой и 0,2 по разрушение жёсткопластических тел / А.И.

Хромов. – Владивосток: Дальнаука, 1996. – конечным деформациям частицы после 181 с.

пересечения пластической области.

6. Буханько, А.А. Расчёт полей Рассеиваемая работа внутренних сил при деформаций в задачах обработки материалов выглаживании вызывает повреждение и давлением при наличии особенностей поля снижает способность материала скоростей перемещений / А.А. Буханько.

упрочняться. Согласно (2) это приводит к А.Ю. Лошманов, А.И. Хромов // Кузнечно уменьшению величины W** на величину Wп, штамповочное производство. Обработка что соответствует уменьшению ресурса материалов давлением. – 2006. - № 9. – С. 22 упрочнения материала. В рассмотренном 27.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), 7. Буханько, А. А. Адиабатическое А.А. Буханько, Е.П. Кочеров, В.А. Самойлов распределение диссипации энергии в // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. физ.-мат.

окрестности центра веера характеристик / науки, 2009. – № 2(19). – С. 252-256.

EVALUATION PROCEDURE OF EFFECT OF SURFACE TREATMENT ON LOW-CYCLE MATERIAL FATIGUE © 2012 A. A. Bukhanko1, E. P. Kotcherov2, S. A. Ovchinnikova Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University) JSC “Kuznetsov”, Samara The plastic flow near the angular wedge under the burnishing of surface is considered. Fields of strain and specific internal forces work in the plastic region are specified. An algorithm for determination of part of internal forces work is suggested. This part of work has connected with the material hardening and has effect on the failure of material under the burnishing.

Strength, plasticity, fracture.

Информация об авторах Буханько Анастасия Андреевна, кандидат физико – математических наук, доцент, доцент кафедры прочности летательных аппаратов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: abukhanko@mail.ru. Область научных интересов:

теория пластичности, механика разрушения.

Кочеров Евгений Павлович, заместитель генерального конструктора ОАО «Кузнецов». E-mail: kotherov@motor-s.ru. Область научных интересов: прочность конструкций, механика разрушения.

Овчинникова Светлана Анатольевна, инженер-конструктор отдела прочности и теплофизики ОАО «Кузнецов». E-mail: osa-21@mail.ru. Область научных интересов: теория пластичности, прочность конструкций.

Bukhanko Anastasia Andreyevna, Candidate of Physics and Mathematics Sciences, Associate Professor of Department of Aircraft Vehicle Strength of Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail:

abukhanko@mail.ru. Area of research: plasticity theory, fracture mechanics.

Kotcherov Evgenie Pavlovich, Candidate of Technical Sciences, Deputy General Designer of JSC “Kuznetsov”. E-mail: kotherov@motor-s.ru. Area of research: structural strength, fracture mechanics.

Ovchinnikova Svetlana Anatol’evna, Design Engineer of Strength and Thermal Physics Department of JSC “KUZNETSOV”. E-mail: osa-21@mail.ru. Area of research: plasticity theory, structural strength.

Авиационная и ракетно-космическая техника УДК 621.787:539. ВЛИЯНИЕ АЗОТИРОВАНИЯ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ПРЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ ОБРАЗЦОВ С НАДРЕЗАМИ ИЗ СТАЛИ 38Х2МЮА © 2012 В. С. Вакулюк1, А. В. Чирков1, А. С. Букатый2, А. А. Филиппов Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) Ярославский государственный технический университет Исследованы остаточные напряжения после азотирования в образцах с надрезом из стали 38Х2МЮА.

Установлено, что для прогнозирования приращения предела выносливости при изгибе таких образцов представляется возможным использовать критерий среднеинтегральных остаточных напряжений.

Образцы с надрезом, сталь 38Х2МЮА, азотирование, предел выносливости, остаточные напряжения.

Для изучения влияния азотирования на Определение осевых z остаточных остаточные напряжения и предел напряжений проводилось методом выносливости деталей из стали 38Х2МЮА удаления части поверхности на гладких ( 0, 2 = 810 МПа, в = 1000 МПа, = 16,2 %, цилиндрических образцах [1] и меридиональных (осевых z – в = 58,3 %, Sk = 1790 МПа) были проведены наименьшем сечении) на образцах с эксперименты на гладких образцах диаметром надрезами [2]. При определении 5 мм и на образцах с глубокими надрезами V меридиональных остаточных образного профиля (рис. 1) двух радиусов R = 0,5 мм и R = 2,5 мм. Диаметр образцов с напряжений удалялась половина надрезом в наименьшем сечении составлял d = поверхности в пределах криволинейной 5 мм. части впадины надрезов (рис. 1).

Распределение остаточных напряжений по толщине поверхностного слоя a приведено на рис. 2. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в азотированных образцах с надрезом R = 0,5 мм действуют значительные Рис. 1. Образец из стали 38Х2МЮА сжимающие остаточные напряжения, с надрезом радиуса R существенно превышающие не только При определении остаточных предел текучести ( 0, 2 = 810 МПа), но и напряжений в надрезанных образцах с целью предел прочности стали 38Х2МЮА ( повышения точности использовались образцы в = 1000 МПа). Объясняя это явление, с пятью идентичными надрезами, отстоящими следует иметь в виду, что азотированный друг от друга на расстоянии 10 мм. Шаг поверхностный слой материала имеет концентраторов был выбран из условия механические характеристики, отсутствия их взаимного влияния в превышающие средние механические соответствии с принципом Сен-Венана.

характеристики всего образца, так как Азотирование образцов осуществлялось в предел текучести упрочнённого печи шахтного типа при температуре 550°С.

поверхностного слоя может достигать Насыщение азотом поверхностного слоя величины истинного сопротивления проводилось в среде аммиака по всей разрыву Sk ( Sk = 1790 МПа). Кроме того, в поверхности образцов. Для получения азотированного слоя различной толщины одна работах [3, 4] было показано, что при половина образцов подвергалась азотированию плоском напряжённом состоянии в течение 6 часов (А1), другая – 8 часов (А2). остаточные напряжения могут быть выше Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), предела текучести на 15%. Поэтому напряжений после азотирования образцов полученные в эксперименте величины не превышают допустимых для стали наибольших сжимающих остаточных 38Х2МЮА значений.

а) б) Рис. 2. Распределение остаточных напряжений в гладких образцах (1), образцах с надрезами R = 2,5 мм (2) и R = 0,5 мм (3) из стали 38Х2МЮА после азотирования:


а – выдержка 6 часов (А1), б – выдержка 8 часов (А2) В гладких образцах максимальная уменьшилась глубина залегания сжимающих напряжений, которая составила a = 0,24 мм величина сжимающих остаточных напряжений на поверхности составляет (А1) и a = 0,28 мм (А2).

-600 МПа, а глубина залегания – a = 0,30 мм Влияние азотирования на предел (А1) и a = 0,34 мм (А2). На глубине выносливости 1 при изгибе в случае a = 0,15-0,16 мм наблюдается симметричного цикла было изучено на подповерхностный максимум сжимающих образцах с одиночными надрезами радиуса остаточных напряжений. R = 0,5 мм и R = 2,5 мм. Испытания на В образцах с V-образным надрезом усталость при температуре 20°C радиуса R = 2,5 мм наибольшие сжимающие проводились на машине МУИ-6000, база остаточные напряжения действуют на испытаний – 3·106 циклов нагружения.

поверхности надреза, незначительно Значения пределов выносливости образцов превышая значения напряжений гладких 1 представлены в табл.1.

образцов, что является следствием Из данных табл.1 видно, что небольшой концентрации напряжений при азотирование приводит к существенному R = 2,5 мм. Начиная с глубины a = 0,18 мм повышению сопротивления усталости различия в распределении остаточных образцов с надрезом, особенно образцов с напряжений гладких образцов и образцов с R = 0,5 мм, у которых предел выносливости надрезом радиуса R = 2,5 мм практически увеличился в 3,2 раза.

нет.

Оценка влияния азотирования на В образцах с V-образным надрезом приращение предела выносливости радиуса R = 0,5 мм наибольшие сжимающие проводилась по двум критериям. Во-первых, остаточные напряжения значительно выше, по критерию осевых остаточных напряжений чем в гладких образцах и в образцах с z пов на поверхности опасного сечения надрезом радиуса R = 2,5 мм, достигая величины -990 МПа (А1) и образцов, использованному в работах [5-10]:

-1310 МПа (А2), что обусловлено пов 1 z, (1) значительно бльшей концентрацией где – коэффициент влияния напряжений при R = 0,5 мм, чем при R = 2,5 мм. Отличается и характер поверхностного упрочнения на предел распределения остаточных напряжений – пов выносливости по критерию z.

отсутствует подповерхностный максимум и Авиационная и ракетно-космическая техника Таблица 1. Результаты испытаний на усталость образцов с надрезом z пов, ост, 1, R, Режимы K мм азотирования МПа МПа МПа исх. сост. 165 – – – – 0,5 2,1 А1 405 -990 0,242 -694 0, А2 529 -1310 0,208 -1043 0, исх. сост. 495 – – – – 2,5 1,2 А1 733 -590 0,403 -523 0, А2 738 -740 0,328 -564 0, Во-вторых, оценка влияния напряжений ост по формуле (3) и азотирования проводилась по критерию коэффициентов влияния остаточных среднеинтегральных остаточных напряжений на предел выносливости, напряжений ост [11, 12]:

по формулам (1) и (2) представлены в 1 ост, (2) табл. 1.

где – коэффициент влияния остаточных Сравнивая величины коэффициента напряжений на предел выносливости по, учитывающего влияние азотирования по критерию ост ;

пов критерию остаточных напряжений z на z ( ) 2 поверхности, можно видеть, что значения d ;

(3) ост этого коэффициента для образцов с надрезом 1 R = 0,5 мм и R = 2,5 мм различаются почти в z ( ) – осевые остаточные напряжения в два раза, то есть весьма существенно. Такое наименьшем сечении образца по толщине различие коэффициента не позволяет с поверхностного слоя a ;

a t кр – достаточной для практики точностью расстояние от поверхности надреза до использовать критерий осевых остаточных текущего слоя, выраженное в долях t кр ;

tкр – пов напряжений z для оценки влияния критическая глубина нераспространяющейся азотирования на предел выносливости трещины усталости, возникающей при детали.

работе образца на пределе выносливости. Анализируя значения коэффициента tкр Для определения образцы,, учитывающего влияние азотирования по выстоявшие при напряжении, равном критерию ост, можно видеть, что для пределу выносливости, базу испытаний без образцов с надрезом R = 0,5 мм этот поломки, доводились до разрушения при коэффициент меньше, чем для образцов с статическом растяжении. На изломах этих R = 2,5 мм.

надрезом Это различие образцов были обнаружены объясняется бльшей степенью нераспространяющиеся трещины усталости, концентрации напряжений для образцов с средняя глубина tкр которых составляла мньшим радиусом [14]. В табл. 1 приведены 0,11мм. Необходимо отметить, что эта значения эффективного коэффициента величина tкр соответствует зависимости концентрации напряжений K для деталей с t кр 0,0216d (d – диаметр опасного сечения надрезами из стали 38Х2МЮА, определённые по данным работ [15, 16].

образца), полученной ранее в работах [12,13] В [14] на основании многочисленных на основании обработки результатов экспериментов была установлена большого количества экспериментов.

зависимость между коэффициентом влияния Значения осевых остаточных пов и эффективным коэффициентом напряжений на поверхности надреза z, концентрации напряжений K в виде результаты расчётов критерия среднеинтегральных остаточных Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), напряжений в цилиндрических образцах с V 0,514 0,065K. (4) образным надрезом // Известия вузов.

Значения коэффициента, Авиационная техника. – 1986. – №4. – вычисленные по зависимости (4), составили: С. 92-95.

для азотированных образцов с надрезом 3. Биргер И.А. Остаточные напряжения.

R = 0,5 мм – 0,372, для азотированных – М.: Машгиз, 1963. – 232 с.

образцов с надрезом R = 2,5 мм – 0,436, то Радченко В.П., Павлов В.Ф.

4.

есть различие между экспериментальными и Наибольшая величина сжимающих расчётными значениями коэффициента остаточных напряжений при поверхностном упрочнении деталей // Труды МНТК не превышает 9%. Следовательно, критерий «Прочность материалов и элементов среднеинтегральных остаточных конструкций». – Киев: ИПП им. Г.С.

напряжений ост может быть использован Писаренко НАН Украины, 2011. – С. 354 для прогнозирования приращения предела 357.

выносливости азотированных Свешников Д.А., Кудрявцев И.В., 5.

цилиндрических деталей с концентраторами Гуляева Н.А. Сопротивление усталости напряжений в виде надрезов. цементированных и цианированных сталей применительно к зубчатым колёсам. – М.:

Выводы ВНИИТМАШ, ОНТИ, 1966. – С. 48-55.

1. Оценка влияния азотирования на Кравченко Б.А., Митряев К.Ф.

6.

предел выносливости цилиндрических Обработка и выносливость высокопрочных образцов с глубокими надрезами материалов. – Куйбышев: Куйбышевское V-образного профиля по критерию книжное издательство, 1968. – 131 с.

z пов остаточных напряжений на 7. Серенсен С.В., Борисов С.П., поверхности образцов приводит к Бородин Н.А. К вопросу об оценке сопротивления усталости поверхностно существенному различию коэффициента, упрочнённых образцов с учётом кинетики что затрудняет использование этого остаточной напряжённости // Проблемы критерия на практике.

прочности. – 1969. – №2. – С. 3-7.

2. Оценка влияния азотирования на 8. Туровский М.Л., Шифрин Н.М.

предел выносливости по критерию Концентрация напряжений в поверхностном среднеинтегральных остаточных слое цементированной стали // Вестник напряжений ост с учётом степени машиностроения. – 1970. – №11. – концентрации напряжений даёт приемлемые С. 37-40.

для практики результаты: коэффициент 9. Иванов С.И., Павлов В.Ф. Влияние остаточных напряжений на усталостную изменяется в существенно мньших прочность // Проблемы прочности. – 1976. – пределах, чем коэффициент. Поэтому №5. – С. 25-27.

критерий ост представляется возможным 10. Иванов С.И., Павлов В.Ф., Прохоров использовать для прогнозирования предела А.А. Влияние остаточных напряжений на выносливости азотированных сопротивление усталости при кручении в цилиндрических образцов с надрезами из условиях концентрации напряжений // стали 38Х2МЮА. Проблемы прочности. – 1988. – №5. – С. 31 33.

Библиографический список 11. Павлов В.Ф. О связи остаточных Иванов С.И., Григорьева И.В.

1. напряжений и предела выносливости при К определению остаточных напряжений в изгибе в условиях концентрации напряжений цилиндре методом снятия части поверхности // Известия вузов. Машиностроение. – 1986.

// Вопросы прочности элементов – №8. – С. 29-32.

авиационных конструкций. – Куйбышев: 12. Павлов В.Ф., Кирпичёв В.А., Иванов КуАИ, 1971. – Вып. 48. – С. 179-183. В.Б. Остаточные напряжения и Павлов В.Ф., Кольцун Ю.И., 2. сопротивление усталости упрочнённых Кирпичёв В.А. Определение остаточных деталей с концентраторами напряжений. – Авиационная и ракетно-космическая техника Самара: Издательство СНЦ РАН, 2008. – 64 напряжений // Труды МНТК «Прочность с. материалов и элементов конструкций». – 13. Павлов В.Ф. Влияние на предел Киев: ИПП им. Г.С. Писаренко НАН выносливости величины и распределения Украины, 2011. – С. 678-685.

15. Серенсен С.В., Когаев В.П., остаточных напряжений в поверхностном Шнейдерович Р.М. Несущая способность и слое детали с концентратором. Сообщение I.

Сплошные детали // Известия вузов. расчёт деталей машин на прочность. – М.:

Машиностроение. – 1988. – №8. – Машиностроение, 1975. – 488 с.

16. Бордаков С.А., Сургутанова Ю.Н.

С. 22-25.

14. Кирпичёв В.А., Филатов А.П., Формирование остаточных напряжений в Каранаева О.В., Чирков А.В, Семёнова О.Ю. поверхностном слое неупрочнённых деталей Прогнозирование предела выносливости под действием циклических нагрузок. – поверхностно упрочнённых деталей при Самара: Издательство СНЦ РАН, 2010. – различной степени концентрации 127 с.

NITRIDING INFLUENCE ON RESIDUAL STRESSES AND ENDURANCE LIMIT OF SPECIMENS WITH NOTCHES MADE OF 38Х2МЮА STEEL © 2012 V. S. Vakuljuk1, A. V. Chirkov1, A. S. Bukatyi2, A. A. Philippov Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University) Yaroslavl State Technical University The residual stresses after nitriding in specimens with notch made of 38Х2МЮА steel are studied. It is established that the average integral residual stresses criterion can be used for the evaluation of endurance limit increment at bending for such specimens.


Specimens with notch, 38Х2МЮА steel, nitriding, endurance limit, residual stresses.

Информация об авторах Вакулюк Владимир Степанович, кандидат технических наук, доцент кафедры сопротивления материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail:

sopromat@ssau.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Чирков Алексей Викторович, кандидат технических наук, ассистент кафедры сопротивления материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail:

sopromat@ssau.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Букатый Алексей Станиславович, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технологии машиностроения, Ярославский государственный технический университет. E-mail: bukaty@inbox.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Филиппов Александр Александрович, аспирант кафедры сопротивления материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: sopromat@ssau.ru.

Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Vakuljuk Vladimir Stepanovich, candidate of technical sciences, associate professor of strength of materials department, Samara State Aerospace University named after academician S.P.

Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research:

residual stresses mechanics.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), Chirkov Alexey Viktorovich, candidate of technical science, assistant of strength of materials department, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research: residual stresses mechanics.

Bukatyi Alexey Stanislavovich, candidate of technical science, senior lecturer of machining technology department, Yaroslavl State Technical University. E-mail: bukaty@inbox.ru.

Area of research: residual stresses mechanics.

Philippov Alexandr Alexandrovich, post-graduate student of strength of materials department, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research: residual stresses mechanics.

Авиационная и ракетно-космическая техника УДК 621.787:539. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ОБРАЗЦОВ С V-ОБРАЗНЫМИ НАДРЕЗАМИ ИЗ СТАЛИ ВНС © 2012 В. А. Кирпичёв1, М. Н. Саушкин2, В. П. Сазанов1, О. Ю. Семёнова Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) Самарский государственный технический университет Изучены остаточные напряжения в цилиндрических образцах с V-образными надрезами из стали ВНС40 после шлифования, точения, азотирования и азотирования с последующей термоэкспозицией при температуре 600°С в течение двух и 590 часов. Исследовано также влияние азотирования на предел выносливости образцов.

Образцы с V-образным надрезом, сталь ВНС40, шлифование, точение, азотирование, остаточные напряжения, предел выносливости.

Результаты определения остаточных Исследовались меридиональные напряжений по толщине поверхностного (осевые z – в наименьшем сечении) слоя a представлены на рис. 2, где остаточные напряжения в цилиндрических изображены средние по 6-8 образцам эпюры образцах с V-образными надрезами (рис. 1) остаточных напряжений.

из стали ВНС40 ( в = 1070 МПа, Из данных рис. 2 можно видеть, что шлифование (эпюра 1) создаёт в образцах, в 0, 2 = 980 МПа, = 18%, = 70%, основном, растягивающие остаточные Sk = 2080 МПа) после шлифования, точения, напряжения с подповерхностным упрочнения микрошариками, азотирования и максимумом на глубине 0,025-0,03 мм, азотирования с последующей однако в некоторых образцах наблюдались термоэкспозицией. Меридиональные значительные сжимающие остаточные напряжения. Выявлено существенное остаточные напряжения определялись рассеяние остаточных напряжений, экспериментально методом удаления обусловленное, очевидно, нестабильностью половины поверхности криволинейной части режимов шлифования и большой впадины надреза [1].

чувствительностью стали ВНС40 к этой нестабильности.

После точения фасонным резцом (эпюра 2) в образцах создаются, в основном, сжимающие остаточные напряжения до - МПа (с учётом рассеяния), залегающие в тонком поверхностном слое толщиной до 0,05-0,1 мм. После точения, также как и после шлифования, наблюдается существенная нестабильность остаточных Рис. 1. Рабочая часть образца из стали ВНС напряжений как по величине, так и по глубине залегания.

Для повышения точности Упрочнение шлифованных образцов определения остаточных напряжений стальными микрошариками на роторной использовались образцы с пятью установке приводит к созданию в тонком идентичными надрезами, отстоящими друг поверхностном слое дна впадин надрезов от друга на расстоянии 15 мм для значительных сжимающих остаточных исключения взаимного влияния в напряжений, достигающих на поверхности соответствии с принципом Сен-Венана.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), 1400 МПа (рис. 2, а;

эпюра 3). Толщина слоя Азотирование образцов (рис. 2,б;

эпюра 4) приводит к возникновению в с сжимающими остаточными напряжениями после упрочнения микрошариками поверхностном слое впадин надрезов составляет 0,12-0,16 мм. Рассеяние значительных сжимающих остаточных остаточных напряжений в этом случае напряжений с максимумом (-1320 МПа) на существенно меньше, чем после шлифования поверхности дна концентратора.

и точения.

а) б) остаточные напряжения Рис. 2. Меридиональные в образцах с V-образным надрезом после:

1 – шлифования, 2 – точения, 3 – упрочнения микрошариками, 4 – азотирования, 5 – азотирования и термоэкспозиции при T =600°С в течение двух часов, 6 – азотирования и термоэкспозиции при T =600°С в течение 590 часов Характерным для азотирования распределение остаточных напряжений, является наличие второго сгладив лишь их экстремальные значения.

подповерхностного максимума остаточных Рассеяние остаточных напряжений после напряжений на расстоянии 0,15-0,16 мм от вакуумного отжига не уменьшилось.

поверхности надреза. И в случае После термоэкспозиции на воздухе в азотирования наблюдается рассеяние течение 590 часов произошла существенная остаточных напряжений, однако это релаксация остаточных напряжений, причём рассеяние значительно меньше, чем после изменился характер распределения шлифования и точения. напряжений. Исчез подповерхностный Величина максимальных сжимающих максимум, в некоторых образцах глубина остаточных напряжений после упрочнения залегания остаточных напряжений микрошариками превышает не только сократилась до 0,08 мм. Рассеяние предел текучести, но и предел прочности остаточных напряжений после материала. Вработе [2] показано, что термоэкспозиции на воздухе при наибольшие остаточные напряжения после температуре 600°C в течение 590 часов поверхностного упрочнения могут увеличилось по сравнению с напряжениями азотированных образцов, не подвергавшихся превышать сопротивление разрыву Sk термоэкспозиции.

материала на 15%. В нашем исследовании Для оценки влияния азотирования на этот предел не достигнут.

предел выносливости образцов из стали Азотированные образцы с надрезами ВНС40 были проведены испытания на подвергались термоэкспозиции при многоцикловую усталость при чистом изгибе температуре T = 600°С на двух режимах: в с вращением образца в случае вакууме в течение двух часов и на воздухе в симметричного цикла, база испытаний – течение 590 часов. Результаты измерения 2·107 циклов нагружения, температура – меридиональных остаточных 20°С. Испытаниям на усталость напряжений представлены на рис. 2,б подвергались шлифованные и (эпюры 5 и 6). Можно видеть, что азотированные образцы с одиночными V термоэкспозиция в вакууме в течение двух образными надрезами. Предел выносливости часов незначительно изменила Авиационная и ракетно-космическая техника 2 образцов шлифованных оказался d ;

(2) ост 1 равным 200 МПа, азотированных - 560 МПа, то есть приращение предела выносливости – меридиональные (осевые z – в 1 за счёт азотирования составило наименьшем сечении) остаточные МПа.

напряжения в сечении образца с надрезом по Два азотированных образца, прошедших базу испытаний 2·107 циклов без толщине поверхностного слоя а;

a tкр – поломки при напряжениях, близких к расстояние от дна надреза до текущего слоя, пределу выносливости, были доведены до выраженное в долях tкр ;

tкр – критическая разрушения при статическом растяжении.

глубина нераспространяющейся трещины Оказалось, что в этих образцах имеются усталости, возникающей в упрочнённом концентрические нераспространяющиеся образце (детали) с концентратором трещины усталости глубиной tкр = 0,15- напряжений при работе на пределе 0,17 мм, составляя в среднем tкр = 0,16 мм. выносливости.

Для вычисления критерия На рис. 3 представлен фрагмент излома среднеинтегральных остаточных азотированного образца из стали ВНС ост по напряжений формуле (2) после испытаний на усталость. На изломе чётко просматривается кольцевая использовалось распределение нераспространяющаяся трещина усталости 2 меридиональных остаточных глубиной tкр = 0,16 мм. напряжений азотированных образцов (рис. 2, б;

эпюра 4). Среднеинтегральные ост остаточные напряжения для азотированных образцов при tкр = 0,16 мм составили -947 МПа. При таком значении ост и приращении предела выносливости образцов 1 = 360 МПа коэффициент влияния остаточных напряжений на предел выносливости, вычисленный по формуле (1), оказался равным 0,38.

Рис. 3. Фрагмент излома азотированного образца из стали ВНС40 после Эта величина коэффициента испытаний на усталость:

незначительно отличается от значения 1 – надрез, 2 – нераспространяющаяся трещина, 3 – = 0,36, полученного в [3, 4] при зона долома испытаниях на усталость в случае изгиба и Следует отметить, что значение растяжения-сжатия, для образцов и деталей tкр = 0,16 мм соответствует из сталей, сплавов на основе никеля и алюминия различного диаметра (4,7-50 мм) с экспериментально установленной в [3, 4] такой же концентрацией напряжений.

зависимости tкр = 0,0216 d, где d – диаметр Следовательно, используя критерий опасного сечения образца (детали). среднеинтегральных остаточных Оценка влияния азотирования на ост напряжений, представляется приращение предела выносливости возможным прогнозировать приращение образцов производилась по критерию предела выносливости азотированных среднеинтегральных остаточных образцов с V-образным надрезом по напряжений ост [4, 5]:

формуле (1), приняв коэффициент 1 ост, (1) равным 0,36 – 0,38.

где – коэффициент влияния остаточных Выводы напряжений на предел выносливости;

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), 1. Установлено, что в образцах из стали ВНС40 после шлифования и точения в Библиографический список Павлов В.Ф., Кольцун Ю.И., поверхностном слое впадин надрезов 1.

Кирпичёв В.А. Определение остаточных остаточные напряжения имеют существенное рассеяние и принимают на напряжений в цилиндрических образцах с V поверхности концентратора значения от -900 образным надрезом // Известия вузов.

до +250 МПа. Авиационная техника. – 1986. – №4. – 2. Упрочнение образцов с V- С. 92-95.

Радченко В.П., Павлов В.Ф.

образными надрезами из стали ВНС40 2.

стальными микрошариками создаёт в Наибольшая величина сжимающих поверхностном слое толщиной 0,12 мм остаточных напряжений при поверхностном остаточные напряжения сжатия до упрочнении деталей // Труды МНТК -1400 МПа с максимумом на поверхности. «Прочность материалов и элементов 3. Азотирование образцов с V- конструкций». – Киев: ИПП им. Г.С.

образными надрезами из стали ВНС40 Писаренко НАН Украины, 2011. – С. 354 приводит к созданию значительных 357.

Павлов В.Ф. Влияние на предел сжимающих остаточных напряжений, 3.

имеющих второй максимум на расстоянии выносливости величины и распределения 0,15-0,16мм от поверхности. остаточных напряжений в поверхностном Термоэкспозиция азотированных образцов в слое детали с концентратором. Сообщение I.

вакууме при T = 600°С в течение двух часов Сплошные детали // Известия вузов.

незначительно изменяет величину и характер Машиностроение. – 1988. – №8. – распределения остаточных напряжений, а С. 22-25.

Павлов В.Ф., Кирпичёв В.А., Иванов после выдержки на воздухе при T = 600°С в 4.

В.Б.

течение 590 часов остаточные напряжения Остаточные напряжения и уменьшаются в 1,3-3 раза. сопротивление усталости упрочнённых 4. Полученные в исследовании деталей с концентраторами напряжений. – данные о распределении остаточных Самара: Издательство СНЦ РАН, 2008. – напряжений представляется возможным с.

Павлов В.Ф. О связи остаточных использовать для прогнозирования 5.

сопротивления усталости образцов с напряжений и предела выносливости при концентраторами, что подтверждено изгибе в условиях концентрации напряжений испытаниями на усталость азотированных // Известия вузов. Машиностроение. – 1986.

образцов с V-образным надрезом из стали – №8. – С. 29-32.

ВНС40.

RESIDUAL STRESSES AND ENDURANCE STRENGTH IN THE SPECIMENS WITH V-SHAPED NOTCHES MADE OF ВНС40 STEEL © 2012 V. A. Kirpichev1, M. N. Saushkin2, V. P. Sazanov1, O. Yu. Semyonova Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University) Samara State Technical University Residual stresses in cylindrical specimens made of BHC40 steel with V-shaped notches after grinding, notching, nitriding and nitriding with the subsequent thermoexposition at 600°С during two and 590 hours are studied.

Specimens with V-shaped notch, steel BHC40, grinding, notching, nitriding, residual stresses, endurance limit.

Авиационная и ракетно-космическая техника Информация об авторах Кирпичёв Виктор Алексеевич, доктор технических наук, профессор, декан факультета летательных аппаратов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: sopromat@ssau.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Саушкин Михаил Николаевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной математики и информатики, Самарский государственный технический университет. E-mail: msaushkin@gmail.com. Область научных интересов: механика упрочнённых конструкций.

Сазанов Вячеслав Петрович, кандидат технических наук, доцент кафедры сопротивления материалов, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail:

sopromat@ssau.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Семёнова Ольга Юрьевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры высшей математики, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail:

sopromat@ssau.ru. Область научных интересов: механика остаточных напряжений.

Kirpichyev Victor Alekseevich, doctor of technical sciences, professor, dean of aircraft faculty, Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research: residual stresses mechanics.

Sazanov Vacheslav Petrovich, candidate of technical sciences, associate professor of strength of materials department, Samara State Aerospace University named after academician S.P.

Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research:

residual stresses mechanics.

Saushkin Michail Nikolaevich, candidate of Mathematics and Physics sciencies, associate professor of applied mathematics and computer science department, Samara State Technical University. E-mail: msaushkin@gmail.com. Area of research: hardened constructions mechanics.

Semyonova Olga Yurievna, candidate of technical sciences, lecturer of Higher Mathematics Department, Samara State Aerospace University named after academician S.P.

Korolyov (National Research University). E-mail: sopromat@ssau.ru. Area of research: residual stresses mechanics.

Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 5 (36), УДК 621.787:539. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ ПОВЕРХНОСТНО УПРОЧНЁННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ РАЗЛИЧНОГО ДИАМЕТРА © 2012 В. А. Кирпичёв, В. Ф. Павлов, А. В. Чирков, А. В. Иванова Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) На примере образцов из стали 20 различного диаметра экспериментально установлено, что в условиях концентрации напряжений для прогнозирования влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости наиболее оправдано использование критерия среднеинтегральных остаточных напряжений.

Поверхностное упрочнение, прогнозирование предела выносливости, концентрация напряжений, критерий среднеинтегральных остаточных напряжений.

После поверхностного пластического На практике, при упрочнении деталей деформирования (ППД) в поверхностном ППД, часто наблюдается подповерхностный слое деталей изменяется структура, максимум сжимающих остаточных возникают наклёп и сжимающие остаточные напряжений, то есть к поверхности деталей напряжения. Известно [1], что основную напряжения уменьшаются. Часто этот спад роль в повышении сопротивления усталости бывает весьма существенным, иногда упрочнённых деталей с концентраторами остаточные напряжения снижаются к играют сжимающие остаточные напряжения. поверхности до нуля и даже становятся Для оценки влияния остаточных напряжений растягивающими [6]. Однако увеличение на предел выносливости таких деталей предела выносливости наблюдается и в этих применяются два критерия. Первым случаях. Так, например, авторами критерием, использованным в [1-4], исследования [7] определялись остаточные являются остаточные напряжения на напряжения и сопротивление усталости поверхности концентратора. Зависимость азотированных и упрочнённых роликом для определения предела выносливости стальных цилиндрических образцов. После имеет вид нагрева и выдержки этих образцов при температуре 150°С и 200°С наблюдалось PR PR0 P zпов, (1) снижение сжимающих остаточных PR0 R, R 0 где – предел выносливости напряжений на поверхности и их увеличение детали, P, неупрочнённой – на некотором расстоянии от неё, в результате чего повышался предел выносливости.

коэффициент влияния остаточных Всё изложенное выше говорит о том, пов напряжений на предел выносливости, z – что критерий оценки влияния осевые (меридиональные) остаточные поверхностного упрочнения деталей с напряжения на поверхности концентратора в концентраторами по остаточным наименьшем сечении детали. Другие напряжениям должен базироваться на учёте компоненты остаточного напряжённого остаточных напряжений не только на состояния в соответствии с третьей теорией поверхности, но и по толщине прочности не участвуют, так как радиальные поверхностного слоя.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.