تحلیل رشد ترک خستگی و تخمین عمر در قطعه اتصال ارابه فرود به بال در یک هواپیمای خاص

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران

چکیده

پدیده خستگی و رشد ترک در قطعات هوایی دارای اهمیت بالایی می­باشد. یکی از قطعات مهم هواپیما ـ که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته ـ قطعه ریب بوده که متصل کننده ارابه فرود به بال می­باشد. برای بومی سازی این قطعه به دلیل مشکلات فناورانه و مواد اولیه، ماده آن از HY-TUF ، به H13 تغییر پیدا کرده و همچنین قطر یکی از دو سوراخ متصل کننده آن به ارابه فرود نیز 7 میلیمتر بزرگ­تر شده است. با توجه به این تغییرات، تخمین عمر خستگی قطعه بومی‌شده از اهمیت زیادی برخودار می­باشد. برای این کار با اعمال ترک فرضی، رفتار رشد ترک خستگی به منظور تعیین اندازه طول ترک بحرانی و همچنین محاسبه مسیر رشد ترک بررسی گردیده است. همچنین تخمین عمر خستگی به منظور به دست آوردن عمر قطعه با استفاده از روش مکانیک شکست و با اعمال یک ترک اولیه صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که طول ترک بحرانی برای قطعه اصلی و بومی‌شده به ترتیب 4/19 و 2/9 میلیمتر می­باشد. همچنین با احتساب ضریب اطمینان مناسب و برای 3000 نشست و برخاست، طول ترک مجاز برای قطعه اصلی و بومی‌شده به ترتیب 6 و 2 میلیمتر به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Hosseini Z.S., Dadfarnia M., Somerday B.P, Sofronis P. and Ritchie R.O., On the theoretical modeling of  fatigue crack growth. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 121, pp: 341-362, 2018.
  • Anderson T.L., Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications. 3rd edition, CRC Taylor & Francis Group, Florida, 2005.
  • Boljanovic S. and Maksimovic S., Fatigue crack growth modeling of attachment lugs. International Journal of Fatigue, Vol. 58, No. 1, pp: 66-74, 2013.
  • Tian L., Dong L., Phan N. and Atluri S.N., Three dimensional SGBEM-FEM alternating method for analyzing Fatigue-crack growth in and the life of attachment lugs. Journal of Engineering Mechanics, Vol. 141, No. 4, pp: 78-89, 2015.
  • Citarella R., Lepore M., Shlyannikov V. and Yarullin R., Fatigue surface crack growth in cylindrical specimen under combined loading. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 131, No. 1, pp: 439-453, 2014.
  • MasoudiNejad R., Shariati M. and Farhangdoost K., Effect of wear on rolling contact fatigue crack growth in rails. Tribology International, Vol. 94, No. 1, pp: 118-125, 2016.
  • Noghabi M., SattariFard I. and HosseiniTodeshki H., The effect of fatigue crack growth on mechanical residual stress redistribution. Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics, Vol. 27, No. 2, pp: 1-10, 2016
  • مامندی الف و رجبی م.، تحلیل مکانیک شکست و تخمین رشد ترک خستگی پره توربین گاز با استفاده از روش المان محدود. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 46، ش. 2، ص. 125-139، 1395.

]9[ غیاثی ح. و سلطانلو م. تحلیل شکست یک میل لنگ قطار تحت بارهای خستگی خمشی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1، ص. 281-286، 1397.

]10[ نایینی ع، فاضل‌زاده الف و حسنی ح.، تحلیل خستگی و بهینه‌سازی سازه‌های چندسلولی در بال هواپیما. کنفرانس بین‌المللی انجمن هوافضای ایران، د. 15، دانشکده صنعت هواپیمایی کشوری، 1394

]11[ قدوسی ح و ادیب نظری س.، بررسی رشد ترک خستگی در پشتیبان اتصالات ارابه فرود هواپیما. اولین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مکانیک و هوافضا، 1395

]12[ براتی الف، وزیری م.ع. و یزدانی م.ح.، تخمین عمر خستگی براکت اضطراری یک هواپیمای خاص در مأموریت‌های مختلف به روش عددی و تجربی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، د. 8، ش. 4، ص. 143-152، 1397.

[13] Federal Aviation Administration, Acceptable methods, techniques, and practices, Aircraft inspection and repare. U.S Department of Transportation, 43.13-1B, 1998.

[14] Department of Defense Handbook, MIL-HDBK-5J, Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structures, Vol. 31, 2003.

[15] Klopp W.D., ASMH Ferrous alloys, New York, 1986.

[16] Blazic M., Maksimovic S., Petrovic Z., Vasovic I. and Tumict D., Determination of fatigue crack growth trajectory and residual life under mixed modes, Journal of Mechanical Engineering, Vol. 60, No. 1, pp: 250-254, 2014.

[17] Sajith S., Murthy K. and Robi PS., Experimental and numerical investigation of mixed mode fatigue crack growth models in aluminium 6061-T6. International Journal of Fatigue, Vol. 130, No. 1, pp: 78-89, 2020.

[18] Alshamma F.A. and Jassim O.A. Dynamic crack propagation in nano-composite thin plates under multi-axial cyclic loading. Journal of Material Research and Technology, Vol. 8, No. 5, pp: 4672-4681, 2019.

[19] Liao X., Wang Y., Wang Z., Feng L. and Shi Y., Effect of low temperatures on constant amplitude fatigue properties of Q345qD steel butt-welded joints. Engineering Failure Analysis, Vol. 105, No. 4, pp: 597-609, 2019.