Пошкоджуваність та руйнування конструкційних матеріалів при складному малоцикловому навантаженні - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРозроблено узагальнену феноменологічну модель накопичення мікропошкоджень для складного виду напруженого стану при квазістатичному та малоцикловому навантаженні на базі енергії додаткових напружень, які викликані утворенням мікродефектів в конструкційному матеріалі. У отриманому на основі сформульованої моделі енергетичному критерії руйнування на стадії зародження макротріщини враховується вид траєкторії навантаження. Проведені експериментальні та теоретичні дослідження показали задовільну кореляцію між собою термодинамічного підходу та підходу додаткових напружень та допомогли визначити залежності для визначення кінетики накопичення мікропошкоджень, що дозволяє оцінити залишковий ресурс матеріалу. Generalized phenomenological damage model for complex non-proportional stress state during low-cycle fatique for construction materials has been developed. Key Words: damage, additional residual stress, low-cycle fatigue, comlex non-proportional stress state, loading path.Традиційні розрахунки статичної тривалої міцності виробів нової техніки, що базуються на оцінці номінальної навантаженості в цих випадках є недостатніми і можуть приводити до дострокового руйнування внаслідок вичерпання ресурсу за критерієм малоцикловї втоми в зонах підвищеної напруженості. Існуючі феноменологічні моделі накопичення мікропошкоджень, а також розроблені на їх основі критерії руйнування для випадку малоциклової втоми, не достатньо враховують вплив траєкторії навантаження. Виходячи з викладеного розробка адекватної феноменологічної моделі пошкоджуваності конструкційного матеріалу та критерію руйнування на стадії зародження макротріщини для умов складного малоциклового навантаження є актуальною задачею, що становить науковий і практичний інтерес. Мета роботи - на основі теоретичних та експериментальних досліджень розробити адекватну узагальнену феноменологічну модель пошкоджуваності та критерій руйнування (на стадії зародження макротріщини) при складному малоцикловому навантаженні. Проведені в роботі дослідження базуються на критичному аналізі, вдосконаленні існуючих феноменологічних моделей пошкоджуваності з метою розробки адекватної узагальненої феноменологічної моделі та критерію зародження макротріщини, які враховують вплив траєкторії навантаження, для умов складного напруженого стану при малоцикловій втомі.Показано, що до сьогодні ще не визначено величину, яка однозначно описувала б процес накопичення мікропошкоджень в конструкційному матеріалі. Тоді додаткове напруження (), яке виникає в матеріалі в результаті утворення мікродефектів, має наступний нелінійний вигляд: ; (6) Переходячи до малоциклової втоми, сумарна енергія додаткових напружень при складному напруженому стані в циклі навантаження, буде мати вигляд: (11) де та - ширина петлі пластичного гістерезису у півциклі розтягу та в півциклі стиску відповідно, а та - ширина петлі пластичного гістерезису при крученні в одному та протилежному напрямках відповідно. За циклів складного малоциклового навантаження (деформування) сумарна енергія додаткових напружень визначається: . Для умовно стабілізованого циклу (коли матеріал знаходиться в стані циклічного зміцнення або знеміцнення) сумарна енергія додаткових напружень на стадії руйнування () буде записана: , (13) де - значення в умовно стабілізованому циклі навантаження.

2. Основний зміст роботи

Яхно Б.О. Врахування пошкоджуваності матеріалів для випадку малоциклового навантаження.// Вестник НТУУ КПИ. Машиностроение. - 2002. - № 43. - С.24-26.

Яхно Б.О., Бобир М.І. Малоциклова втома конструкційних матеріалів із врахуванням пошкоджуваності. // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. - 2003. - №3 - С.86-92.

Здобувачем представлена математична модель накопичення мікропошкоджень при малоцикловій втомі на основі розпушування та зміни щільності матеріалу при малоцикловій втомі.

Яхно Б.О. Про критерії граничного стану металічних матеріалів при складному малоцикловому навантаженні із врахуванням пошкоджуваності. // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. - 2003. - №6. - С.93-98.

Яхно Б.О., Бобир М.І. Розрахунок довговічності матеріалів для умов складного малоциклового навантаження з урахуванням пошкоджуваності. // Вісник Сумського державного університету, серія Технічні науки. - 2003. - №12(58). - С.184-189.

Запропоновано на основі енергетичного термодинамічного підходу спосіб розрахунку кількості циклів до зародження макротріщини при складному малоцикловому навантаженні.

Бобир М.І., Грабовський А.П., Яхно Б.О. Моделі накопичення пошкоджень та руйнування при складному малоцикловому навантаженні. // Вестник НТУУ “КПИ Машиностроение. - 2003. - №44. - С.13-15.

В роботі використана запропонована здобувачем енергія утворення та росту мікропошкоджень при малоцикловій втомі.

Яхно Б.О., Бобир М.І. Про кінетику накопичення мікропошкоджень в конструкційних матеріалах при малоцикловому навантаженні. // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. - 2004. - №6. - c.75-78.

Здобувачем представлені результати проведених їм експериментальних досліджень та їх аналітичний аналіз.

Размещено на .ru