Исследование влияния параметров усталостного нагружения на долговечность проушин диафрагм предкрылка самолета

Высокопрочный алюминиевый сплав 1933 отличается хорошими физико-механическими свойствами и высокой технологичностью, поэтому находит широкое применение в самых ответственных силовых конструкциях летательных аппаратов. Например, его используют в современных самолетах Ан-148, SSJ. Из этого сплава производят различные детали шарнирных соединений, для которых важно исследование долговечности при сложнонапряженном состоянии. В работе представлены результаты статических и динамических испытаний конструктивно-подобных образцов (двух типов), изготовленных по серийной технологии и соответствующих форме реальных проушин диафрагм предкрылков самолета. Для получения уточненных характеристик сплава в состоянии Т3 выполнены предварительные усталостные испытания стандартных образцов — полос с отверстием. Для анализа механического поведения сплава при различном амплитудно-частотном характере нагрузки варьировали асимметрию цикла нагружения R, которая составляла 0,1; 0,2; 0,5; 0,6; 0,76; 0,82, и частоту воздействия (10, 60 и 100 Гц). Варьирование среднего напряжения цикла нагружения показало, что его повышение снижает количество циклов до разрушения проушин. Так, для амплитуды 5 кг/мм² увеличение среднего напряжения в два раза вызвало падение усталостной долговечности на два порядка.

1. Смирнов Н. Н., Владимиров Н. И., Черненко Ж. С. и др. Техническая эксплуатация летательных аппаратов: учеб. для вузов / Под ред. Н. Н. Смирнова. — М.: Транспорт, 1990. — 423 с.

2. Батышев К. А., Батышев А. И. Свойства алюминиевых сплавов / Литейное производство. 2020. ¹ 1. С. 21 – 26.

3. Dursun T., Soutis C. Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys / Mater. Design. 2014. N 56. P. 862 – 871. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.12.002

4. Schijve J. Fatigue of aircraft materials and structures / Int. J. Fatigue. 1994. Vol. 16. N 1. P. 21 – 32.

5. Антипов В. В., Сенаторова О. Г., Ткаченко Е. А., Вахромов Р. О. Алюминиевые деформируемые сплавы / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 167 – 182.

6. Антипов В. В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 157 – 167.

7. Вахромов Р. О., Ткаченко Е. А., Попова О. И., Милевская Т. В. Обобщение опыта применения и оптимизация технологии изготовления полуфабрикатов из высокопрочного алюминиевого сплава 1933 для силовых конструкций современной авиационной техники / Авиационные материалы и технологии. 2014. № 2 (31). С. 34 – 39. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-2-34-39

8. Дуюнова В. А., Леонов А. А., Молодцов С. В. Вклад ВИАМ в разработку легких сплавов и борьбу с коррозией изделий ракетно-космической техники / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2020. № 2. Ст. 3. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-2-22-30

9. Григорьев В. В. Исследование технологии модифицирования алюминиевых сплавов / Материалы 76-й студенческой научной конференции, Брянск, 25 марта 2021 года. — Брянск: Брянский государственный технический университет. 2021. С. 283 – 286.

10. Chemin A., Spinelli D., Filho W., et al. Corrosion Fatigue Crack Growth of 7475 T7351 Aluminum Alloy under Flight Simulation Loading / Proc. Eng. 2015. N 101. P. 85 – 92. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.02.012

11. Nunomura Sh. Fatigue in aluminum and aluminum alloy / J. Jap. Inst. Light Met. 1978. N 28. P. 566 – 574. DOI: 10.2464/jilm.28.566

12. Eskin D. G., Toropova L. S. Tensile and elastic properties of deformed heterogeneous aluminium alloys at room and elevated temperatures / Mater. Sci. Eng. A. 1994. N 183(1). P. L1 – L4.

13. Sanchez M., Mallor C., Canales M., et al. Digital Image Correlation parameters optimized for the characterization of fatigue crack growth life / Measurement. 2001. N 174. 109082. DOI: 10.1016/j.measurement.2021.109082

14. Yankin A., Wildemann V., Belonogov N., Staroverov O. Influence of static mean stresses on the fatigue behavior of 2024 aluminum alloy under multiaxial loading / Frattura ed Integrità Strutturale. 2019. N 14(51). P. 151 – 163. DOI: 10.3221/igf-esis.51.12

15. Фридляндер И. Н. Создание, исследование и применение алюминиевых сплавов. Избранные труды. — М.: Наука, 2013. — 291 с.

16. Фридляндер И. Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. — М.: Металлургия. 1979. — 209 с.

17. Желонкина С. И. Обзор современных способов подготовки поверхности алюминиевых сплавов под нанесение металлопокрытий (часть 1) / Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. Т. 17. № 5. С. 227 – 231.

18. Григорьев В. В. Исследование технологии модифицирования алюминиевых сплавов / Материалы 76-й студенческой научной конференции, Брянск, 25 марта 2021 года. — Брянск: Брянский государственный технический университет, 2021. С. 283 – 286.

19. Кишкина С. И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия, 1981. — 279 с.

20. Мугатаров А. И., Вильдеман В. Э., Янкин А. С. Усталостное разрушение образцов алюминиевого сплава в условиях двухосных циклических воздействий / Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. 2021. Т. 2. С. 126 – 128.

21. Орешко Е. И., Ерасов В. С., Гриневич Д. В., Шершак П. В. Обзор критериев прочности материалов / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. № 9. Ст. 12. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-9-108-126

22. Сулимина Я. В., Яковлев Н. О., Ерасов В. С. и др. Современные методики испытаний металлических материалов на смятие / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 7. С. 41 – 49. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-7-41-49

23. Нестеренко Г. И., Кулемин А. В., Ким А. С. и др. Сравнительное исследование характеристик современных алюминиевых сплавов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 7. С. 50 – 55. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-7-50-55