Оценка остаточного срока службы элементов конструкции с начальними повреждениями под общим спектром нагрузки

Катарина Максимовић

Мирјана Ђурић

Миодраг Јанковић

 

В настоящей работе рассматривается поведение структурных компонентов самолёта на усталость, с циклическими нагрузками постоянной амплитуды и нагрузки спектра. Основное внимание этого расследования направлено на установление процедуры вычисления для оценки остаточного ресурса авиационных конструкций с элементами первоначального повреждения в виде трещин. В данном исследовании для оценки остаточного ресурса использовались низкоциклические усталостные свойства материалов т.е. те же самые как для оценки ресурса до появления начального повреждения (анализ при помощи метода деформации плотности энергии (SED - Strain Energy Density). Этот метод использует малоциклическую усталость (LCF - low-cycle fatigue) свойства материала, которые также используются для оценки ресурса до наступления начального повреждения. Поэтому в данном анализе расширения трещин не нужны экспериментально определённые динамические характеристики материала, такие как константы Формана. Полная процедура вычисления для анализа распространения трещин и оценки остаточного ресурса, основанная на использовании низкоциклических усталостных характеристик материала, иллюстрируется с повреждёнными структурными элементами с исходными повреждениями. Чтобы определить аналитические выражения для коэффициентов интенсивности напряжений (SIF), которые необходимы для анализа распространения трещин, мы использовали особых конечных элементов. Результаты численного моделирования распространения трещин на основе штамма плотности энергии были сравниваны с нашими собственными экспериментальными результатами.

Ключевые слова: усталость материала, усталостные трещины, циклические нагрузки, низкоциклическая усталость, конечный элемент, срок службы, конструкция самолёта.