Разгружающих отверстий

засвсрловке концентратора, но больше чем для концентраторов в элементах-аналогах (выполненных из одинакового материала с той же наработкой), т. е., когда достигнута равнопрочность элементов. Такой подход дает ошибку в безопасную сторону для большинства практически реализуемых случаев, когда эффективный коэффициент концентрации напряжений не больше теоретического. И хотя оценка получается относительной, и на вопрос о времени появления вторичной трещины следует ответ: «Практически не раньше, чем у концентратора-аналога»,— данный подход представляется наиболее целесообразным на сегодняшний день. Качество изготовления разгружающего отверстия может быть значительно выше, чем конструктивного отверстия. Таким образом, в первом приближении задача может быть сведена к определению коэффициента концентрации напряжений при статическом нагружении.

на контуре разгружающего отверстия, полученные решением со-отг.етстпующих задач методами теории упругости и по формуле «:жпн«ал(11ттпого эллипса», имеющей1 Р.ИД

Рассмотрим взаимодействие круглого отверстия — инициатора трещины и разгружающего отверстия [76, 77] (рис. 21.10). Максимальный коэффициент концентрации напряжений в точке контура разгружающего отверстия можно определять по формуле

концентрации напряжений может принимать достаточно большое значение. Уменьшение /?т может быть достигнуто за счет замены формы разгружающих отверстий, например, на эллиптические (см. рис. 21.7). Однако изготовление такого отверстия трудоемко. Поэтому более целесообразным представляется использование системы основпых и дополнительных (деконцентраторов) разгружающих отверстий, эквивалентных заменяемому эллиптическому отверстию [76]. Некоторые такие возможные схемы, исследованные методом фотоупругости, приведены в таблице 21.1. Значение N указывает на отношение максимального коэффициента концентрации напряжений в контурных точках основного или дополнительного разгружающих отверстий к значению К? для основного отверстия при отсутствии дополнительных. Практически тридцатшштипроцентное уменьшение Кт засверленной но концам трещины определяется сглаживанием траектории главных напряжений растяжения в районе разгружающих отверстий. Причем предпочтительным является случай, когда эффект снижения концентрации напряжений на контуре основного разгружающего отверстия за счет «затенения» его дополнительным, не компенсируется значительным увеличением концентрации напряжений на

отверстий. Так, для схемы, указанной па рис. 21.11, такой случаи достигается для угла о), характеризующего относительное 'расположение отверстий, равного 83°. При этом снижение концентрации напряжений составляет 38%. Значение N, посчитанное с использованием формулы (21.3) для случаев а — 21) и а~Ь (т. е. для эллиптического разгружающего отверстия, описанного около ОСП01.ШОГО, и проникающих в него дополнительных разгружающих отверстий, и для основного кругового разгружающего отверстия радиусом /; при отсутствии дополнительных), ратшо 0,615. Из этого следует, что эффект снижения коэффициента концентрации напряжений, эквивалентный применению эллиптического разгружающего отверстия с полуосями а = 26, может быть достигнут за счет использования системы основного н допол-

выходящую из круглого отверстия. При этом максимальное значение /?т для контурной точки разгружающего отверстия может быть подсчитано но формуле [76]

Принципиальное различие в работе ребра и его модели определяется различием закона распределения напряжений в ребре и модели. Исследования показали, что для l/R ^ 3 закон распределения напряжений растяжения, действующих в ребре, не влияет па максимальное значение от:1Х напряжений в точках ьоптурп разгружающего отверстия. При этом значение А'т может быть уменьшено с 5 до 3. Для случая же 1/1? > 3 возможность рассматриваемого моделирования определяется малым различием законов распределения усилий, действующих в ребре и модели, из-за их большой протяженности.

В ряде случаев наряду с засверловкой целесообразна дополнительная специальная обработка разгружающего отверстия, использование специальных расширительных устройств, а также стоштероп в виде заклепок или болтом, установленных is отверстие с натягом [22].

засверловке концентратора, не больше чем для концентраторов в элементах-аналогах (выполненных из одинакового материала с той же наработкой), т. е., когда достигнута равнопрочность элементов. Такой подход дает ошибку в безопасную сторону для большинства практически реализуемых случаев, когда эффективный коэффициент концентрации напряжений не больше теоретического. И хотя оценка получается относительной, и на вопрос о времени появления вторичной трещины следует ответ: «Практически не раньше, чем у концентратора-аналога», — данный подход представляется наиболее целесообразным на сегодняшний день. Качество изготовления разгружающего отверстия может быть значительно выше, чем конструктивного отверстия. Таким образом, в первом приближении задача может быть сведена к определению коэффициента концентрации напряжений при статическом пагружении.

па контуре разгружающего отверстия, полученные решением соответствующих задач методами теории упругости и по формуле «эквивалентного эллипса», имеющей вид

Рассмотрим взаимодействие круглого отверстия — инициатора трещины п разгружающего отверстия [76, 77] (рис. 21.10). Максимальный коэффициент концентрации напряжений в точке контура разгружающего отверстия можно определять по формуле

строго говоря, правомерен лишь для случая симметричного относительно срединной плоскости пластин, расположения ребер, а также для упомянутой ранее задачи подкрепления проволочными петлями. В противном случае и.чгибные напряжения, действующие в пластине, могут не только уменьшить подкрепляющий эффект ребер жесткости, но и принести it увеличению коэффициента ин-теч"ни!1ости напряжении в кончите трещины. Может возникнуть ситуация, подобная таковоп при внецентрешгом растяжении, .характерном для растягиваемой пластины, подкрепленной накладным листом. С этой точки зрения наиболее достоверные результаты получены для методов конструкционного торможения трещин, основанных на использовании разгружающих отверстий. Т миге отверстия не вносят нежелательный эксцентриситет и зачастую более просты в исполнении и пе требуют дополнительных затрат металла. На рис. 21.5 приведена зависимость коэффициента интенсивности напряжений для трещины, распространяющейся между двумя отверстиями, от геометрии трещины п отверстий [302].

Рис. 21.10. Коэффициенты концентрации напряжений у разгружающих отверстий разного диаметра.

концентрации напряжений может принимать достаточно большое значение. Уменьшение /?т может быть достигнуто за счет замены формы разгружающих отверстий, например, на эллиптические (см. рис. 21.7). Однако изготовление такого отверстия трудоемко. Поэтому более целесообразным представляется использование системы основпых и дополнительных (деконцентраторов) разгружающих отверстий, эквивалентных заменяемому эллиптическому отверстию [76]. Некоторые такие возможные схемы, исследованные методом фотоупругости, приведены в таблице 21.1. Значение N указывает на отношение максимального коэффициента концентрации напряжений в контурных точках основного или дополнительного разгружающих отверстий к значению К? для основного отверстия при отсутствии дополнительных. Практически тридцатшштипроцентное уменьшение Кт засверленной но концам трещины определяется сглаживанием траектории главных напряжений растяжения в районе разгружающих отверстий. Причем предпочтительным является случай, когда эффект снижения концентрации напряжений на контуре основного разгружающего отверстия за счет «затенения» его дополнительным, не компенсируется значительным увеличением концентрации напряжений на

контуре дополнительных разгружающих отверстий. Такой случай может быть достигнут, например, за счет изменения относительного расположения основных и дополнительных разгружающих

Таблица 21.1 Варианты разгружающих отверстий у вершины трещины

отверстий. Так, для схемы, указанной па рис. 21.11, такой случаи достигается для угла о), характеризующего относительное 'расположение отверстий, равного 83°. При этом снижение концентрации напряжений составляет 38%. Значение N, посчитанное с использованием формулы (21.3) для случаев а — 21) и а~Ь (т. е. для эллиптического разгружающего отверстия, описанного около ОСП01.ШОГО, и проникающих в него дополнительных разгружающих отверстий, и для основного кругового разгружающего отверстия радиусом /; при отсутствии дополнительных), ратшо 0,615. Из этого следует, что эффект снижения коэффициента концентрации напряжений, эквивалентный применению эллиптического разгружающего отверстия с полуосями а = 26, может быть достигнут за счет использования системы основного н допол-

нителышх круговых разгружающих отверстий по схеме 21.11 при т5 = 83°. При этом обеспечена равнопрочность основного и дополнительного отверстий.

Приведенные выше количественные данные исследования . систем разгружающих отверстий относятся к случаю 1/R -= 2,5. С уменьшением этого отношения значение N уменьшается. И наоборот, при значении 1/R > 2,5 рассмотренный эффект все более

Очевидно, что эффективное использование систем разгружающих отверстий и ребер жесткости возможно лишь для торможе-

строго говоря, правомерен лишь для случая симметричного относительно срединной плоскости пластин, расположения ребер, а также для упомянутой ранее задачи подкрепления проволочными нетлями. В противном случае изгибные напряжения, действующие в пластине, могут не только уменьшить подкрепляющий эффект ребер жесткости, но и привести к увеличению коэффициента интенсивности напряжений в копчике трещины. Может возникнуть ситуация, подобная таковой при внецеьтренном растяжении, характерном для растягиваемой пластины, подкрепленной накладным листом. С этой точки зрения наиболее достоверные результаты получены для методов конструкционного торможения трещин, основанных на использовании разгружающих отверстий. Такие отверстия не вносят нежелательный эксцентриситет и зачастую более просты в исполнении и не требуют дополнительных затрат металла. На рис. 21.5 приведена зависимость коэффициента интенсивности напряжений для трещины, распространяющейся между двумя отверстиями, от геометрии трещины и отверстий [302].

Рис. 21.9. Коэффициенты концентрации напряжений у разгружающих отверстий для наклонной трещины.