Расчетно-экспериментальное обеспечение долговечности авиационных конструкций

Abstract

Высокая надежность и конкурентоспособность авиационной техники может быть обеспечена на основе применения наиболее совершенных методов расчетов и испытаний. В области расчетов долговечности общепризнана эффективность метода локального НДС. Использование в этом методе физически обоснованных моделей деформирования материала и критериев усталостного разрушения повышает точность прогноза долговечности при минимальном объеме предварительных экспериментальных исследований и позволяет решать ряд принципиально новых задач. Метод расчета долговечности по локальному НДС предполагает решение двух основных задач – определение локального напряженно-деформированного состояния в зоне концентрации напряжений и установление параметра, характеризующего долговечность тел с концентраторами напряжений. При решении первой задачи в качестве физического закона, который определяет связь напряжений и деформаций, используют основную диаграмму циклического деформирования, под которой понимают зависимость между амплитудами напряжения и полной циклической деформации. Амплитуда полной деформации есть сумма амплитуд упругой и пластической составляющих. В результате многочисленных экспериментальных исследований кинетики амплитуды пластической деформации отмечено, что она зависит от циклических деформационных свойств рассматриваемого конструкционного материала и программы нагружения. Предложена модель расчета этой кинетики, основанная на экспериментально установленных закономерностях. Математическая формулировка модели при программном нагружении позволяет проводить расчет кинетики амплитуды пластической деформации по кинетическим диаграммам, полученным при регулярном нагружении. Это дает возможность рассчитывать физический закон циклического деформирования материала.

Висока надійність та конкурентоспроможність авіаційної техніки може бути забезпечена на основі застосування найбільш досконалих методів розрахунків та випробувань. У сфері розрахунків довговічності загальновизнано ефективність методу локального НДС. Використання в цьому методі фізично обґрунтованих моделей деформування матеріалу та критеріїв втомного руйнування підвищує точність прогнозу довговічності при мінімальному обсязі попередніх експериментальних досліджень і дозволяє вирішувати низку принципово нових завдань. Метод розрахунку довговічності з локального НДС передбачає вирішення двох основних завдань – визначення локального напружено-деформованого стану в зоні концентрації напруг та встановлення параметра, що характеризує довговічність тіл із концентраторами напруг. При вирішенні першого завдання як фізичного закону, який визначає зв'язок напруг і деформацій, використовують основну діаграму циклічного деформування, під якою розуміють залежність між амплітудами напруги та повної циклічної деформації. Амплітуда повної деформації є сума амплітуд пружної та пластичної складових. В результаті численних експериментальних досліджень кінетики амплітуди пластичної деформації зазначено, що вона залежить від циклічних деформаційних властивостей конструкційного матеріалу, що розглядається, і програми навантаження. Запропоновано модель розрахунку цієї кінетики, засновану на експериментально встановлених закономірностях. Математичне формулювання моделі при програмному навантаженні дозволяє проводити розрахунок кінетики амплітуди пластичної деформації за кінетичними діаграмами, отриманими при регулярному навантаженні. Це дозволяє розраховувати фізичний закон циклічного деформування матеріалу.