Понятия, воплощенные в пределах подхода устойчивости к повреждению к структурной целостности, могут быть иллюстрированы при помощи нескольких фигур. На рисунке 1.2 схематично проиллюстрирован традиционный проектировочный подход к НЦУ и показывает, что период усталости, будучи статистической переменной в периоде для данного уровня напряжения, должна быть обработана с некоторым коэффициентом безопасности (или неуверенности), чтобы составлять худший вариант развития событий с точки зрения способностей материала. Форма кривых S–N, изображенных в рисунке 1.2, не имеет никакого физического значения и используется просто, чтобы иллюстрировать понятие среднего значения и расчетную кривую. Так как эти кривые отличаются, результат проектировочного допущения может строго недооценить среднее поведение материала. Из-за консервативной природы этого проектного подхода, ВВС США осуществили программу, названную
Рис.1.2. Схематичная S-N кривая с иллюстрацией разброса значений
“Отставка по Причине (RFC)” на некоторых из их механизмов, которые не были разработаны, используя процедуры устойчивости к повреждению. RFC был фактически ранним приложением устойчивости (терпимости) к повреждению к существующему проекту. Подход RFC позволил Воздушным силам сохранять работу компонентов, которые достигли их жизни проекта (см. рисунок 1.2), но не развил признаков разрушения усталости. Так как только небольшая часть компонентов, как ожидалось, покажет признаки отказа в целой жизни проекта из-за консерватизма в проекте, инспекционные процедуры вместе с анализом разрастаний трещин, основанными на механике перелома, были осуществлены на оставшихся компонентах. Процедура показана схематично на рисунке 1.3, который включает фундаментальную понятия проекта устойчивости к повреждению. Если инспекционная способность достоверно обнаружить недостаток данного размера будет доступна, то у всех осмотренных частей будут недостатки не больше, чем показанные на графике как “инспекционная способность”. Худший случай, показанный как кривая "A", тогда имел бы указанное поведение разрастания трещин и потерпел бы неудачу после двух инспекционных интервалов, если бы интервал был выбран, как показано, в качестве половины предсказанной периода разрастания трещины. Интервал мог быть выбран в качестве одной трети, чтобы быть более консервативным. Для худшего случая, A, трещина была бы найдена при первом осмотре и деталь была бы удаленна из работы. Все остающиеся части, где никакая трещина не была найдена, могли быть сохранены в службе для другого инспекционного интервала, и новый худший случай компонента будет следовать, как показано, за кривой “C”. Процедура могла быть повторена для кривой “D” так много раз, как практичная. Отметим, что, поскольку интервал увеличивается, вероятность развития трещины увеличивается, поскольку приближаются среднему интервалу (см. рисунок 1.2). Отметим также, что средняя деталь, обозначенная кривой "B", была бы удалена, когда трещина выше инспекционного предела была обнаружена и что, в приведенном примере
Рис.1.3 Схематичное изображение разрастания трещин при проектировании устойчивости
было бы два осмотра, доступных, чтобы найти трещину, если бы она была пропущена при первом осмотре*.
Применимость терпимости к повреждению к МЦУ, обсужденная в Главе 8, строго ограничена из-за быстрого роста трещин под влиянием МЦУ, где большие количества циклов могут быть накоплены за короткий период времени. Это потребовало бы неприемлемо коротких периодов проверки, некоторые из которых могли быть короче, чем единственная задача. Другой аспект терпимости к повреждению относился к МЦУ, иллюстрирован на рисунке 1.4, где, как пример, представлен единственный случай, такой как ППП, который может вызвать уровень повреждения, серьезный по сравнению с инспекционным уровнем, и может произойти в любое время. Это определяет возможность появления такого повреждения и параллельный быстрый уровень разрастания трещин под МЦУ, который устраняет применимость терпимости к повреждению к МЦУ во многих случаях, как обсуждено ниже.
1.6.1. Применение HCF
Подход проектирования устойчивости к повреждению для МЦУ должен принять во внимание и потенциальные начальные данные (производство) и вызванное работой повреждение, чтобы быть успешным. Далее, коэффициент безопасности должен быть определен для любого эксплуатационного режима, чтобы знать, как близко к “краю утеса” действует каждый. Типы повреждений, на которые должно быть обращено внимание, если по существу, включают изнашивание, раздражение, ППП, взаимодействие МЦУ-НЦУ, точечную коррозию, термомеханическая усталость, деформация и их комбинации. Это представляет интерес, чтобы отметить ограниченный контекст требований, особенно детальный, для МЦУ, которые содержались в пределах оригинального СМПСЦ [5], документ, который управляет проектированием и разработкой механизмов Воздушных сил США.
Рис.1.4 Схематичное изображение концентрации деформации, применимо к HCF
∗ рисунки 1.2 и 1.3, и многие их варианты, использовались часто в качестве иллюстрации того, как подход терпимости к повреждению мог сохранить затраты на необходимости заменить компоненты механизма, когда они достигли своих проектировочных сроков службы. Эти схематические диаграммы создавались и использовались доктором Уолтером Райнманном Лаборатории Материалов Воздушных сил много раз, чтобы защитить программу Отставку по Причине (RFC), которая была в конечном счете принята ВВС США и позволила снизить издержки на приближающийся миллиард долларов.
Следующие разделы извлечены из этой оригинальной версии СМПСЦ и имеют дело конкретно, или применимы, к МЦУ:
Раздел 4.6.2 определяет размер начального недостатка: “Начальные недостатки, как предполагается, существуют как результат материала, производства и операций по обработке. Принятые размеры начального недостатка должны быть основаны на свойственном материальном дефектном распределении, производственном процессе и методах NDI, которые будут использоваться во время изготовления детали.”
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.