zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2021-87-12-64-71zldm-1544Research ArticleОБМЕН ОПЫТОМEXCHANGE OF EXPERIENCEИсследование разрушения траверсы стойки основной опоры шасси из сплава ВТ22Study of the destruction of the chassis main cross member made of VT22 alloyНаприенкоС. А.NaprienkoS. A.

Сергей Александрович Наприенко

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Sergei A. Naprienko

17, ul. Radio, Moscow, 105005

s.naprienko@gmail.comЛевченкоА. А.LevchenkoA. A.

Алексей Александрович Левченко

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Alexey A. Levchenko

17, ul. Radio, Moscow, 105005

АвтаевВ. В.AvtaevV. V.

Виталий Васильевич Автаев

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Vitaliy V. Avtaev

17, ul. Radio, Moscow, 105005

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материаловРоссияAll-Russian scientific research institute of aviation materialsRussian Federation20211812202187125562Copyright © Наприенко С.А., Левченко А.А., Автаев В.В., 20212021Наприенко С.А., Левченко А.А., Автаев В.В.Naprienko S.A., Levchenko A.A., Avtaev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1544

Исследованы причины разрушения траверсы стойки основной опоры шасси из сплава ВТ22 в процессе стендовых испытаний. Определены химический состав и механические свойства, исследована макро- и микроструктура сплава. Проведены испытания материала траверсы на трещиностойкость и малоцикловую усталость (МЦУ) с определением долговечности. Согласно полученным результатам материал соответствует заявленным нормативной документацией характеристикам. Фрактографическое исследование траверсы показало, что разрушение происходило от нескольких очагов, по усталостному механизму. Длина наибольшей усталостной трещины составила 1,7 мм, при этом достигнут критический коэффициент интенсивности напряжений KIc. Исходя из размеров детали в месте разрушения, максимальной длины трещины и экспериментально полученного критического коэффициента интенсивности напряжений KIc = 56,5 МПа • м1/2 материала разрушенной детали рассчитано номинальное растягивающее напряжение в момент разрушения. Его значение составило 1022 МПа, что сопоставимо с пределом текучести материала (1100 МПа). Вероятной причиной разрушения траверсы стойки основной опоры шасси в процессе стендовых испытаний явился высокий уровень действующих растягивающих напряжений в цикле нагружения.

The reasons for the destruction of the chassis main cross member made of alloy VT22 are considered and analyzed in bench test conditions. The chemical composition, mechanical properties, as well as macro- and microstructure of the material were studied. The tests of the cross-arm material for crack resistance and low-cycle fatigue (LCF) with the determination of the durability were carried out. The results of analysis proved that material meets the declared performance characteristics. A fractographic study of the traverse fracture showed that the fracture occurred from several foci according to the fatigue mechanism. The length of the longest fatigue crack was 1.7 mm and the critical stress intensity factor KIc was thus attained. Proceeding from the dimensions of the part at the site of fracture, the maximum crack length and the value of the critical stress intensity factor obtained experimentally KIc = 56.5 MPa • m1/2, we have calculated the nominal tensile stress at the moment of fracture. The calculated value of the nominal stresses is 1022 MPa, which is comparable to the yield strength of the material (1100 MPa). A high level of tensile stresses in the loading cycle is considered the most probable reason for the destruction of the chassis main cross member in the conditions of bench tests.

причины разрушениятитановый сплавфрактографическое исследованиемалоцикловая усталостьочаг разрушенияразвитие трещиныстатический доломноминальные напряженияdetermination of the reasons for fracturetitanium alloyfractographic studieslow-cycle fatiguefracture focicrack propagationstatic breaknominal stress of the loading cycleReferencesКлюев В. В., Лозовский В. Н., Савилов В. П. Техническая диагностика деталей летательных аппаратов. — М.: Спектр, 2015. — 338 с.Klyuev V. V., Lozovsky V. N., Savilov V. P. Technical diagnostics of aircraft parts. — Moscow: Spektr, 2015. — 338 p. [in Russian].Каблов Е. Н. Контроль качества материалов — гарантия безопасности эксплуатации авиационной техники / Авиационные материалы и технологии. 2001. № 1. С. 3 – 8.Kablov E. N. Quality control of materials is a guarantee of the safety of aircraft operation / Aviats. Mater. Tekhnol. 2001. N 1. P. 3 – 8 [in Russian].Турченков В. А., Баранов Д. Е., Гагарин М. В., Шишкин М. Д. Методический подход к проведению экспертизы материалов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1. С. 47 – 53.Turchenkov V. A., Baranov D. E., Shishkin M. D. Methodical approach to the pursuance of material expertizing / Aviats. Mater. Tekhnol. 2012. N 1. P. 47 – 53 [in Russian].Григоренко В. Б., Морозова Л. В. Применение фрактографического анализа для определения причин разрушения изделий из среднеуглеродистых сталей / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. № 8. С. 10. http://www.viam-works.ru (дата обращения 16.09.2020 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-8-98-111Grigorenko V. B., Morozova L. V. The usage of fractographic analysis to diagnostic the causes of destruction of products from medium-carbon steel / Tr. VIAM. Élektron. Nauch.-Tekhn. Zh. 2018. N 8. P. 10. http://www.viam-works.ru (accessed 16.09.2020) [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-8-98-111Лимарь Л. В. Атлас разрушений титановых деталей авиационных конструкций: приложение к методическом пособию «Фрактодиагностика авиационных деталей из титановых сплавов». — Верхняя Салда: ВСМПО-АВИСМА, 2011. — 118 с.Limar’ L. V. Atlas of Fractures of Titanium Parts of Aircraft Structures: Supplement to the Methodological Guide «Fractology Diagnostics of Aircraft Parts Made of Titanium Alloys». — Verkhnyaya Salda: VSMPO-AVISMA, 2011. P. 118 [in Russian].Кушнаренко В. М., Чирков Ю. А., Репях В. С., Ставишенко В. Г. Усталостные разрушения деталей нефтегазового оборудования / Вестник Оренбургского государственного университета. 2012. № 4. С. 271 – 279.Kushnarenko V. M., Chirkov Yu. A., Repiah V. S., Stavishenko V. G. Endurance fatigue of details and constructions / Vestn. Orenburg. Gos. Univ. 2012. N 4. P. 271 – 279 [in Russian].Бейненсон В. Д., Парфенов В. Л., Черный В. А., Купрюнин Д. Г., Бывальцов В. И. Эксплуатационные разрушения элементов ходовых систем гусеничных транспортных систем / Новости материаловедения. Наука и техника. 2015. № 5. С. 3 – 8.Beinenson V. D., Parfenov V. L., Chernii V. A., Kyprunin D. G., Byvaltsov D. I. Operational destruction of elements of undercarriage systems of tracked transport systems / Nov. Materialoved. Nauka Tekhn. 2015. N 5. P. 3 – 8 [in Russian].Яковлева С. П., Махарова С. Н. Фрактодиагностика эксплуатационного разрушения подъемного механизма бульдозера / Научный журнал КубГАУ. 2013. № 93(09). С. 1 – 11.Yakovleva S. P., Makharova S. N. Fractography of operation failure of the liting gear of bulldozer / Nauch. Zh. KubGAU. 2013. N 93(09). P. 1 – 11 [in Russian].Орлов М. Р., Оспенникова О. Г., Автаев В. В., Терехин А. М., Филонова Е. В. Фрактографический анализ эксплуатационного разрушения диска ротора высокого давления авиационного газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава ЭП741-НП / Авиационные материалы и технологии. 2015. № S1. С. 5 – 12. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-S1-5-12Orlov M. R., Ospennikova O. G., Avtaev V. V., Terekhin A. M., Filonova E. V. Fractography analysis of operational distructure of the gas-turbine engine high pressure rotor disk made of ep741-np superalloy / Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. N S1. P. 5 – 12 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-S1-5-12Григоренко В. Б., Морозова Л. В., Виноградов С. С. Особенности разрушения деталей крепежа из конструкционной стали / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. № 4. С. 08. http://www.viam-works.ru (дата обращения 24.09.2020 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-4-66-74Grigorenko V. B., Morozova L. V., Vinogradov S. S. Features of destruction of details of fixture from the constructional steel / Tr. VIAM. Élektron. Nauch.-Tekhn. Zh. 2018. N 4. P. 8. http://www.viam-works.ru (accessed 24.09.2020) [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-4-66-74Оспенникова О. Г., Наприенко С. А., Лукина Е. А. Исследование причин образования трещин на ступице диска КВД из сплава ВТ8 наземной ГТУ / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. № 12. С. 11. http://www.viam-works. ru (дата обращения 29.09.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-97-106Ospennikova O. G., Naprienko S. A., Lukina E. A. Study of operational destruction of the gtp compressor disk of alloy VT8 / Tr. VIAM. Élektron. Nauch.-Tekhn. Zh. 2018. N 12. P. 11. http://www.viam-works.ru (accessed 24.09.2020) [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-97-106Каблов Е. Н., Гращенков Д. В., Ерасов В. С., Анчевский И. Э. и др. Стенд для испытания на климатической станции ГЦКИ крупногабаритных конструкций из ПКМ / Докл. IX международ. науч. конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон-2012». 2012. С. 122 – 123.Kablov E. N., Grashenkov D. V., Erasov V. S., Anchevsky I. E., et al. Stand for testing large-sized structures made of PCM at the GTSKI climatic station / Report IX international Scientific conference on hydroaviation «Gidroaviasalon-2012». 2012. P. 122 – 123 [in Russian].Каблов Е. Н., Гриневич А. В., Ерасов В. С. Характеристики прочности металлических авиационных материалов и их расчетные значения / 75 лет. Авиационные материалы. — М.: ВИАМ, 2007. С. 370 – 379.Kablov E. N., Grinevich A. V., Erasov V. S. Strength characteristics of metallic aviation materials and their calculated values / 75 let. Aviation materials. — Moscow: VIAM, 2007. P. 370 – 379 [in Russian].Иванова В. С., Шанявский А. А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. — Челябинск: Металлургия, 1988. — 400 с.Ivanova V. S., Shanyavsky A. A. Quantitative fractography. Fatigue destruction. — Chelyabinsk: Metallurgiya, 1988. — 400 p. [in Russian].Кузьмин В. Р., Прохоров В. А., Борисов А. З. Усталостная прочность металлов и долговечность конструкций при нерегулярном нагружении высокого уровня. — М.: Машиностроение, 1998. — 256 с.Kuzmin V. R., Prohorov V. A., Borisov A. Z. Fatigue strength of metals and durability of structures under irregular high-level loading. — Moscow: Mashinostroenie, 1998. 256 p. [in Russian].Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. — М.: Физматлит, 2006. — 328 с.Matvionko U. G. Fracture Mechanics Models and Criteria. — Moscow: Fizmatlit, 2006. — 328 p. [in Russian].Delale F., Erdogan F. Application of the Line-Spring Model to a Cylindrical Shell Containing a Circumferential or Axial Part-Through Crack / J. Appl. Mech. 1982. Vol. 49. P. 97 – 102.Delale F., Erdogan F. Application of the Line-Spring Model to a Cylindrical Shell Containing a Circumferential or Axial Part-Through Crack / J. Appl. Mech. 1982. Vol. 49. P. 97 – 102.Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. В 2-х томах. Т. 2 / Пер. с англ.; под ред. Ю. Мураками. — М.: Мир, 1990. — 1016 с.Stress Intensity Factors handbook: In 2 volumes. Vol. 2 / Translated from English; edited by Y. Murakami. — Moscow: Mir, 1990. — 1016 p. [Russian translation].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.