Влияние ремонтной втулки на статическую прочность и выбор натяга при восстановлении крепежных отверстий в случае повреждения летательного аппарата


Авторы

Рыжков М. .1, 2*, Пыхалов А. А.3, 2**, Зеньков Е. В.2, 3***

1. ПАО «Яковлев», Ленинградский проспект, 68, Москва, 125315, Россия
2. Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия
3. Иркутский государственный университет путей сообщения, ИрГУПС, ул. Чернышевского, 15, Иркутск, 664074, Россия

*e-mail: mixa1997ruz@mail.ru
**e-mail: pykhalov_aa@mail.ru
***e-mail: jovanny1@yandex.ru

Аннотация

Восстановление поврежденных отверстий в силовых элементах планеров летательных аппаратов, например, при случайных повреждениях, является критически важной операцией для обеспечения безопасности полета, где в качестве одного из эффективных способов ремонта применяются ремонтные втулки. Целью данной работы является комплексное экспериментальное и численное исследование с помощью метода конечных элементов влияния установки ремонтной втулки на статическую прочность конструкции при различных величинах натяга, для чего, проведены статические испытания на растяжение образцов: со свободным отверстием; и с установленными с натягом втулками. 
Выявлено, что способ установки втулки не оказывает существенного влияния на предельную статическую прочность в пластичном алюминиевом сплаве, которая определяется достижением критического уровня максимальных касательных напряжений в материале пластины; особенностью оценки влияния статической прочности в деталях с ремонтной втулкой является предельное значение напряжения, при котором между втулкой и поверхностью отверстия появляется зазор. Также, на основе расчета обнаружена нелинейная зависимость уровня максимальных касательных напряжений от величины натяга с выраженной сходимостью к максимуму при его величине в 50 мкм, в тоже время, обнаружен локальный максимум максимальных главных напряжений при величине натяга 40 мкм, которые оказывают основное влияние на усталостную прочность. На основе представленных в работе численного моделирования выдвинуто предположение, что один из выявленных экстремумов позволит прогнозировать оптимальную величину натяга для максимизации усталостного ресурса.

Ключевые слова:

ремонтная втулка; буж; статическая прочность; натяг; касательные напряжения; конечно-элементное моделирование; оптимизация; усталостный ресурс

Список источников

  1. Фейгенбаум Ю.М., Дубинский С.В. Влияние случайных эксплуатационных повреждений на прочность и ресурс конструкции воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2013. № 187. C. 83–91.
  2. Рыжков М.Ю., Пыхалов А.А., Зеньков Е.В. Влияние способа установки ремонтных втулок на напряженно-деформированное состояние деталей планера летательного аппарата // Труды МАИ. 2025. № 143.
  3. Leon A. An investigation into the effect of cold expansion on fatigue life of aluminum alloys // International Journal of Fatigue. 2022. Vol. 154. P. 106532. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2021.106532.
  4. Сосновский Л.А., Махутов Н.А., Трощенко В.Т. Эволюция представлений об усталости металлов при объемном нагружении и трении // Труды VI Международного симпозиума по трибофатике. 2010. С. 77-84.
  5. Третьякова Т.В., Третьяков М.П., Вильдеман В.Э. Оценка точности измерений с использованием видеосистемы анализа полей перемещений и деформаций // Вестник Пермского государственного технического университета. Механика. 2011. № 2. С. 92-100.
  6. Скляров Н.М. Авиационные сплавы. Т. 1. Конструкционные стали. – М.: ОНТИ, 1975. – 429 с.
  7. Кишкин С.И. Авиационные сплавы. Т. 4. Алюминиевые и бериллиевые сплавы. – М.: ОНТИ. 1982. – 626 с.
  8. Finite Element Analysis of Split Sleeve Cold Expansion in 7075 Aluminum Alloy // Materials. 2023. Vol. 16, Issue 3. P. 1109. DOI: 10.3390/ma16031109.
  9. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.
  10. Siwei Tao and Jiansheng Zou. Experimental study on fatigue performance of bushing repair with different fasteners // Journal of Physics Conference Series. 2021. Vol. 1885, P. 032037. DOI: 10.1088/1742-6596/1885/3/032037.
  11. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 592 с.
  12. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Оценка показателей долговечности конструкции авиационного изделия при действии случайных нагрузок // Труды МАИ, 2013, № 70: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=44479
  13. Шляпников П.А. Определение предельной амплитуды цикла упрочненных деталей с концентраторами напряжений с сжимающими средними напряжениями // Труды МАИ, 2020, № 114
  14. Борисов И. В. Основы теории повреждаемости и восстановления авиационных конструкций. Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 65 с.
  15. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени // М.: Машиностроение, 1977 – 232 с.
  16. Полоник Е.Н., Суренский Е.А., Федотов А.А. Автоматизация расчетов усталостной долговечности элементов авиаконструкций с геометрическими концентраторами напряжений // Труды МАИ, 2016, № 86: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=67799.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход