Анотація до роботи:

Клименко В.М. Конструктивно-технологічні методи підвищення втомної довговічності болтових з’єднань титанових елементів конструкції літака з урахуванням фретинг-корозії. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 07. 02 – проектування, виробництво та випробування літальних апаратів. – Національний
аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків. 2008.

У дисертації опрацьовано конструктивно-технологічні методи підвищення втомної довговічності титанових елементів болтових з’єднань конструкції літака. Експериментально досліджено опір втомлюваності гладкої смуги і визначено вплив матеріалу та захисного покриття шайб, величини контактного тиску та амплітуди відносних переміщень в контактній парі в умовах фретинг-корозії. Сформульовано розрахунково-експериментальні залежності для визначення втомної довговічності гладких конструктивних елементів зі сплаву ВТ6. Досліджено характеристики НДС гладких конструктивних елементів сучасними розрахунковими методами, реалізованими в системі CAD/CAM/CAE ANSYS.

Запропоновано метод і розроблено фізичну та математичну моделі для визначення впливу конструктивно–технологічних параметрів однозрізного болтового з’єднання на розподіл тиску в зоні контакту болта зі стінкою отвору в пакеті, гайкою і головкою болта.

Експериментально досліджено вплив радіального натягу та затяжки болтів на втомну довговічність смуг з отворами, одно- та двозрізних з’єднань зі сплаву ВТ6. Визначено конструктивно–технологічні межі при виконанні з’єднань з титанового сплаву ВТ6 залежно від діаметра та матеріалу болтів, величини радіального натягу і товщини з’єднуваного пакета.

У роботі встановлено вплив осьової затяжки болтів і радіального натягу на піддатливість і розподіл зусиль між болтами однозрізного багатоболтового з’єднання зі сплаву ВТ6.

Відповідно до поставленої мети і завдань в дисертації отримано такі результати.

1. Експериментальні дослідження показали, що фретинг-корозія титанових деталей залежить від матеріалу шайб, величини контактного тиску та зменшує втомну міцність титанової полоси в 2-3 раз порівняно зі втомною міцністю титанового сплаву ВТ6 без фретинг-корозії, при цьому зменшення втомної довговічності гладких титанових конструктивних елементів, спричинене дією фретинг-корозії, становить 40 - 80 разів при максимальних напруженнях віднульового циклу 400 МПа, 400 - 750 разів при 300 МПа, 1500 – 3000 разів при 250 МПа порівняно з
довговічністю гладкої смуги без фретинг-корозії.

2. Розроблена модель однозрізного болтового з’єднання дозволяє визначити розподіл погонного нормального контактного навантаження по довжині болта і величину контактного тиску під гайкою та головкою болта та застосувати одержані розрахунково-експериментальні
залежності для визначення втомної довговічності конструктивних елементів з’єднання в регулярній зоні, де руйнування відбувається від дії фретинг-корозії.

3. Застосування нормованої осьової затяжки підвищує втомну довговічність двозрізних з’єднань титанових елементів конструкції літака в 20 разів при максимальних напруженнях віднульового циклу 200 МПа і в 35 раз при 140 МПа порівняно зі втомною довговічностю з’єднань без затяжки болтів.

4. Застосування радіального натягу (0,5 - 1,5%)d в однозрізному з’єднанні зменшує величину коефіцієнтів нерівномірності погонного нормального контактного навантаження по довжині болта в 2-3 рази; втомна довговічність однозрізного болтового з’єднання при установленні болтів з радіальним натягом та нормованою затяжкою збільшується в 1,5 - 1,67 раза порівняно з довговічністю з’єднань тільки з затяжкою болтів.

5. Найбільш ефективним методом підвищення втомної довговічності двозрізних титанових з’єднань є зміцнення контактної поверхні місцевим пластичним деформуванням [тиск зміцнення р_зм=(0,95-0,99)s_в], радіального натягу – (1,5 - 1,9%)d та нормованої осьової затяжки, що збільшує довговічність в 2,3 раза порівняно з довговічністю з’єднань з радіальним натягом і нормованою затяжкою.

6. Застосування на практиці запропонованих конструктивно-технологічних методів підвищення втомної довговічності та методу визначення її для зрізних болтових з’єднань дає можливість проектувати зрізні болтові з’єднання регламентованої втомної довговічності з урахуванням фретинг-корозії.

Публікації автора:

1. Гребеников А.Г. Сопротивление усталости титанового сплава ВТ6 /А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 42 (3). –Х., 2005. -
С. 37 – 46.

2. Гребеников А.Г. Методика определения влияния фреттинг–коррозии на усталостную долговечность гладких конструктивных элементов из титанового сплава ВТ6 / А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 29. –Х., 2005. – С. 57 – 68.

3. Клименко В.Н. Метод определения влияния конструктивно–технологических параметров односрезного соединения на распределение контактных давлений в зоне сопряжения его элементов / В.Н.Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 33. –Х., 2006. – С. 178 – 205.

4. Гребеников А.Г. Сопротивление усталости полосы с отверстием из титанового сплава ВТ6 в условиях фреттинг-коррозии / А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 30. –Х., 2006. – С. 80 – 89.

5. Гребеников А.Г. Исследование влияния затяжки и радиального натяга болтов, поверхностного упрочнения на выносливость срезных соединений из сплава ВТ6 / А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 31. –Х., 2006. – С. 41 – 54.

6. Гребеников А.Г. Анализ влияния осевого и радиального натягов на податливость одноболтового односрезного соединения и распределение усилий между рядами многоболтового соединения из сплава ВТ6 /А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко, А.Ю. Ефремов // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 32. –Х., 2006. – С. 55 – 64.

7. Проектирование срезных болтовых соединений элементов самолетных конструкций из титанового сплава ВТ6 с учетом усталостной долговечности / А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко, А.Ю Єфремов, С.В. Трубаев // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ» – Вып. 34. – Х., 2007. –
С. 60 – 70.

8. Гребеников А.Г. Исследование характеристик локального НДС и контактного взаимодействия при растяжении титановой полосы с прижатыми к ней шайбами / А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко, С.П. Светличный // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 38. –
Х., 2008. – С. 63 – 79.

9. Гребеников А.Г. Экспериментальное исследование особенностей установки болтов с радиальным натягом в отверстия в деталях из титанового сплава /А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 26. –Х., 2005. – С. 62 – 72.

10. Клименко В.Н. Методика определения усилия, необходимого для установки болтов с
радиальным натягом в пакет из титанового сплава /В.Н. Клименко//Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: – сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», – Вып. 27. –Х., 2005. – С. 78 – 94.

11. Гребеников А.Г. Определение возможности выполнения соединений из титанового сплава ВТ6 в зависимости от диаметра, материала болта, величины радиального натяга и толщины
соединяемого пакета /А.Г. Гребеников, В.Н. Клименко // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 28. –Х., 2005. – С. 76 – 84.