Вопрос 3. Повреждаемость при термоусталости

Многие детали горячей части двигателей разрушаются в результате термической усталости. Термоусталостные повреждения развиваются главным образом вследствие напряжений, возникающих внутри материала из-за неравномерности его прогрева на переходных режимах. Этот процесс сопровождается сложным комплексом физико-химических явлений, связанных с диффузией, окислением поверхностного слоя, релаксацией и т.д.

Обычно термоусталостные повреждения отождествляют с малоцикловой усталостью при достаточно высоких уровнях напряжений. Различают повреждаемость при «мягком» (рис.25, а), «переходном» (рис.25, б), и «жестком» (рис 25, в) режимах нагружения термоциклами. При «мягком» нагружении в упругой области постоянному размаху напряжений соответствует постоянный размах деформаций . В случае пластического деформирования (при ) размах деформации от цикла к циклу изменяется. «Переходное» нагружение имеет место в зоне расположения отверстий, галтелей, где возможно упругопластическое деформирование. В этом случае размахи и не остаются постоянными вследствие процессов упрочнения и разупрочнения. «Жесткое» нагружение возможно, например, в охлаждаемых лопатках турбин: при постоянном размахе внешних сил внутренние штырьки, расположенные в охлаждаемой части, подвергаются циклической деформации постоянного значения , определяемой жесткостью пера лопатки. Напряжения здесь могут возрастать от цикла к циклу в упрочняющемся материале, уменьшаться или стабилизироваться в материалах, где эффект упрочнения не наблюдается.

Рис.25. Схемы нагружения термоциклами:

1 – «мягкое»; 2 – «переходное»; 3 – «жесткое»;

В реальных условиях работы имеет место комбинированный вариант термоциклического нагружения с преобладанием «жесткого» нагружения. Также действует статическая подгрузка, действующая с температурой. Термоусталостная повреждаемость проявляется, как правило, в виде сетки мелких поверхностных растрескиваний.

Перечисленные меры не меняют закономерностей накопления усталостных повреждений, а появление повреждений рассматривают как признак исчерпания ресурса.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Пивоваров. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. – М.: Транспорт, 1994.

2. Н.Л.Голего. Ремонт летательных аппаратов. – М.: Транспорт, 1984.

****************************************************************