Прогнозування післяремонтної міцності елементів транспортних систем

Abstract

Розроблена методика прогнозування післяремонтної міцності конструктивних елементів, яка забезпечує автоматизацію процесу збору, систематизацію та аналіз інформації ремонтних справ підприємств про експлуатаційні, ремонтні та технологічні відхилення і дефекти елементів транспортних систем. Реалізація методики дозволить виробити практичні рекомендації по за- безпеченню післяремонтної міцності елементів при їх подальшій експлуатації, технічному об- слуговуванні та ремонті. У загальному вигляді отримані формули для розв’язання задач по визначенню напруже- ного стану в анізотропній пластині із стрингерами, в якій є тріщина та накладка. Також отрима- ні вирази для коефіцієнтів інтенсивності напружень кінців тріщини у пластині від дії розтягаю- чого напруження. Аналіз за допомогою розробленої програми для ПЕОМ чисельних результатів показує, що найбільш оптимальним є підкріплення тріщини накладкою, яка перекриває тріщину на 10-15%. Даний висновок стосується як пластини з тріщиною вздовж, так і у поперек воло- кон. При однаковій величині стягуючої сили ефект підкріплення є суттєво (до 30 %) більшим для випадку напрямку більшої жорсткості матеріалу пластини перпендикулярно до тріщини у порівнянні з напрямком більшої жорсткості вздовж тріщини. Виконані розрахунки методом скінчених елементів напружено–деформованого стану пластин зі стрингерами, що мають експлуатаційні пошкодження типу корозії, показали суттєве зниження їх експлуатаційних характеристик. Так внаслідок поглиблення корозії від δ = 0,3 мм до δ = 0,6 мм збільшення напружень розтягу складає 13,85 %. Чисельні дослідження напруже- но-деформованого стану пластини та стрингерів показало, що корозія заклепок аж до руйну- вання заклепочного з’єднання в місці пошкодження не призводить до погіршення напружено- деформованого стану пластини і при аналізі небезпечних перерізів її вплив може не врахову- вавсь. Виконані розрахунки зразка з ремонтними накладками показали рівень зниження крити- чних напружень на 11,5 %. Проведені експериментальні дослідження по визначенню методом тензометрування напружень при розтяганні конструктивних елементів з корозійними пошкодженнями та ремонтними накладками. Максимальне значення напруження у перерізі, який проходив через зону модельного пошкодження, становить 86,63 МПа і отримано у зоні з середньою відстанню 5 мм від осі пошкодженого стрингера, мінімальне напруження дорівнює 76,9 МПа у зоні пошкодження по осі стрингера у випадку непорушених зв’язків між стрингером і пластиною. Експериментальні значення напружень добре корелюють (розходження 3 – 12.5%) з результатами чисельних розрахунків аналогічних елементів на ПЕОМ. Проведений аналіз дозволяє зробити висновки, що вибрані для визначення напруженого стану моделі конструктивних елементів і метод скінчених елементів дозволяють з достатньою для інженерних розрахунків точністю моделювати дійсний напружений стан.