Способ определения долговечности элементов конструкций объектов авиационного ракетного вооружения

 

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при испытаниях, близких к натурным, объектов авиационного ракетного вооружения на долговечность элементов конструкции в лабораторно-стендовых условиях. Целью изобретения является повышение точности определения долговечности. Элементы конструкций подвергают асимметричному статическому нагружению с одновременным нагружением случайным стационарным вибрационным процессом. Определяют время наработки до отказа и момент разрушения испытываемых элементов, напряжения и виброперегрузки. По полученным значениям вычисляют эквивалент для расчета долговечности элементов конструкций объектов авиационного ракетного вооружения в условиях эксплуатационных нагрузок по расчетной формуле. 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях, близких к натурным, объектов авиационного ракетного вооружения на долговечность элементов конструкций в лабораторно-стендовых условиях.

Изобретение может быть также использовано при прочностных испытаниях деталей различных машин и оборудования на комплексные статические и динамические нагрузки.

Известен способ динамических усталостных испытаний крыльев летательных аппаратов, включающий размещение испытуемого объекта на испытательном стенде, воздействие статической симметричной нагрузки на испытуемый объект, изменение в процессе эксперимента статической нагрузки по закону изменения подъемной силы объекта исследования, создание вибрационных колебаний, действующих на испытываемый объект с заданной частотой и имитирующих динамические нагрузки в полете в турбулентном воздушном потоке.

Основными недостатками указанного способа испытаний являются создание только симметричных статических нагрузок, моделирующих подъемную силу на испытуемый летательный объект, невозможность оценки долговечности испытуемых объектов при воздействии асимметричных статических нагрузок и динамических вибрационных нагрузок, близких к эксплуатационным.

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что в способе, заключающемся в приложении к испытываемому объекту одновременно статической нагрузки и вибрации и регистрации параметров нагружения, элементы конструкций подвергают асимметричному статическому нагружению с одновременным нагружением случайным стационарным вибрационным процессом, определяют время наработки до отказа и момент разрушения испытываемых элементов, напряжения и виброперегрузки и по полученным значениям определяют эквивалент для расчета долговечности элементов конструкций из следующего соотношения: T_p= где T_p долговечность элемента конструкции; m_p ( _p ) повреждение от "трещины", равное сужению шейки образца при испытаниях на разрыв; P_o ( _pi ) локальная плотность вероятности, разрушающих напряжений Кванта; К численный коэффициент; С коэффициент дислокационного повреждения; (f_i) коэффициент при случайном нагружении, зависящий от спектра нагружения; G константа комплексного графика; f_i несущая частота при случайном нагружении; _i ( ) функция нагрузки;
n виброперегрузка;
коэффициент концентрации напряжений;
A, B пределы интегрирования, зависящие от комплексного нагружения;
_{a m} динамическая и статическая составляющие.

Сущность изобретения поясняется примером.

Испытания проводят на элементах обшивки ракеты класса "воздух-воздух", выполненных в виде плоских пластин из материалов 30ХГСА и Д16Т, основные параметры которых приведены в таблице.

Испытуемые образцы закрепляют одной стороной к подвижному столу вибростенда, позволяющему одновременно испытывать до шести образцов при любой очередности их поломки за счет введения жестких тяг, препятствующих любому перекосу нагружателя.

Противоположные стороны испытуемых образцов закрепляют к силовой стойке с односторонним консольным изгибом, что обеспечивает статическое асимметричное нагружение образцов. Силовая стойка крепления обеспечивает возможность управления статическими нагрузками.

Управление режимами виброперемещений, обеспечивающих динамическое нагружение случайным стационарным процессом, производят по заданной программе, отражающей вибрационные нагрузки на различных этапах эксплуатации объекта авиационного ракетного вооружения.

Измерение параметров вибрации осуществляют с помощью датчика относительного перемещения (обратной связи) с точностью отсчета 0,05 мм и акселерометрами типа КД-1 в режиме двойного интегрирования.

Запись воспроизведенного режима по виброперемещениям осуществляют с погрешностью 8%
Для измерения времени наработки до поломки на каждом из шести одновременно испытуемых образцов наклеивают проволочные тензодатчики, через которые подают электрический сигнал для включения счетчиков времени (моточасов). При поломке образца тензодатчик обрывается и отсчет времени по этому счетчику прекращается. Точность отсчета времени по счетчику 0,01 ч.

Эквивалент для расчета долговечности элементов конструкции в условиях маневренных нагрузок на объекты авиационного ракетного вооружения определяют зависимостью:
Э f(P_ст;S();t_т;t_p) где Э расчетный эквивалент долговечности элементов конструкции в условиях маневренных нагрузок на объекты авиационного ракетного вооружения;
N_ac долговечность при комплексном асимметричном нагружении, цикл/мин;
N_c долговечность при симметричном нагружении, цикл/мин;
P_ст статическая асимметричная нагрузка;
S( ) спектральная плотность виброперегрузок, д²/Гц;
t_т время наработки до отказа, ч;
t_р момент разрушения испытываемых элементов, ч.

Расчет долговечности как при симметричном, так и при асимметричном нагружении производят по приведенному соотношению.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ОБЪЕКТОВ АВИАЦИОННОГО РАКЕТНОГО ВООРУЖЕНИЯ, заключающийся в приложении к испытуемому объекту одновременно статической нагрузки и вибрации и регистрации параметров нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, элементы конструкций подвергают асимметричному статическому нагружению с одновременным нагружением случайным стационарным вибрационным процессом, определяют время наработки до отказа и момент разрушения испытуемых элементов, напряжения и виброперегрузки и по полученным значениям определяют эквивалент для расчета долговечности элементов конструкций из следующего соотношения:

где T_р - долговечность элемента конструкции;
m_т= (_p) - повреждение от "трещины", равное сужению шейки образца при испытаниях на разрыв;
P_o(_pi) - локальная плотность вероятности разрушающих напряжений Кванта;
K - численный коэффициент;
C - коэффициент дислокационного повреждения;
(f_i) - коэффициент при случайном нагружении, зависящий от спектра нагружения;
G- константа комплексного графика;
f_i - несущая частота при случайном нагружении;
_i() - функция нагрузки;
n - виброперегрузка;
- коэффициент концентрации напряжений;
A, B - пределы интегрирования, зависящие от комплексного нагружения;
a_a,_m - динамическая и статическая составляющие.

РИСУНКИ

Рисунок 1