JOURNAL - Ð¢ÐµÑ Ð½Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸ Университет - София - Филиал Пловдив

- 20 -
res
окръжни нормални напрежения t в количествен и качествен аспект има решаващо
значение за якостта на умора: ако са опънови, могат значително да редуцират уморната
дълготрайност [8-10] и обратно – натисковите остатъчни напрежения увеличават
значително (няколко пъти) уморната дълготрайност [11-12]. Генерирането на слой с
остатъчни натискови окръжни напрежения влияе благоприятно в две направления: от
една страна подобрява качеството на микрогеометрията на повърхностния слой, консервирайки
съществуващите пукнатини и технологичните концентратори, а от друга – редуцира
значително опъновите работни напрежения [11], променяйки вида на цикъла в
посока асиметричен натисков.
Основен подход за създаване на натискова зона от остатъчни окръжни напрежения
около скрепителните отвори след пробиването им е “студеното разширение” [13].
Същността на процеса се състои в преминаване през предварително пробития отвор на
инструмент, чиято работна част е с диаметър, гарантираща стегнатост, при което
провлачилите повърхностни слоеве се оказват “натиснати” за сметка на акумулираната
енергия от еластични деформации на материала около отвора. Познаването в качествен
и количествен аспект на остатъчните напрежения дава възможност да се локализират
потенциално опасните места за възникване на пукнатини в конструкционния елемент в
процеса на експлоатацията му, както и да се проведе коректно пресмятане на същия с
резултантните напрежения – суперпозиция от остатъчни и работни.
Студеното разширение в различните си варианти (Split Sleeve, Split Mandrel,
чрез конусен дорн и др.) се прилага в две направления – в аероиндустрията [13] и в
строежа и поддържката на жп линии [12]. В първия случай обект на изследване са
алуминиеви сплави с относително широк диапазон на дебелината – от 4 5 mm при
7050-T7451 [14] до 12 13 mm при 7085-Т7651 [15], а във втория – стоманени конструкционни
елементи [12]. В повечето публикации обаче, посветени на студеното
разширение, не се споменава за градиент на остатъчните напрежения по оста на отвора
или съзнателно се игнорира чрез идеализирани 2D или 3D крайно-елементни (КЕ)
модели [15], независимо от материалните свойства и дебелината на обекта на изследване.
Изследването на процеса студено разширение на отвори в стоманени образци посредством
транслационно движещ се инструмент [16,17] показа наличието на съществен градиент
по оста на отвора на остатъчните окръжни нормални напрежения
res
t
. В [18] е акцентирано
върху метод, насочен към постигане на по-равномерна по оста на отворите зона с
остатъчни окръжни напрежения.
Независимо от различните в количествен и качествен аспект полета на остатъчните
напрежения, се потвърждават тенденциите :
в мястото на влизане на инструмента натисковите
res
t са по малки по абсолютна
стойност, в сравнение с тези на изхода на отвора [16,17];
за отвори с относително по-голяма дължина на входа се наблюдава тенденция за
“разкъсване” на натисковата зона от относително тесен пръстен от опънови [16,17].
Това поле на остатъчните напрежения във всички анализирани случаи [16,17] е получено
при условие, че подлежащите на студено разширение отвори имат гладка цилиндрична
форма. Поставя се въпросът: какъв ще бъде осовият градиент на остатъчните напрежения,
ако се отчете влиянието на фаските на предварително пробитите отвори
Основна цел на изследването е да се направи сравнителен анализ между образец с отвор,
изпълнен без фаски и други образци с отвори, изпълнени с различни размери фаски и на тази
база се направи качествена оценка на полето на остатъчните окръжни нормални напрежения
след студено разширение на същите с оглед повишаване на уморната им дълготрайност.
res
t