Прогнозування довговічності металевих матеріалів за непропорційного малоциклового навантаження - Автореферат

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МІЦНОСТІ ім. АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукТому актуальним на часі є вирішення проблеми розробки простих ефективних моделей циклічної пластичності і критеріїв прогнозування довговічності, використання яких могло б бути реалізовано без виконання складних експериментальних випробувань, повязаних з непропорційною малоцикловою втомою, які б дозволяли моделювати кінетику не тільки регулярних, а й нерегулярних (блочне навантажування) процесів циклічного деформування з врахуванням специфічних ефектів (додаткове зміцнення, поперечне зміцнення, часткове знеміцнення матеріалу та ін). Слід відзначити, що обґрунтування таких моделей і критеріїв вимагає коректного формулювання законів ізотропно-кінематичного зміцнення матеріалів та використання спеціальних еволюційних рівнянь для описання складних історій навантажування. Деформування з контролем по деформаціях (жорсткий режим) і напруженнях (мякий режим) суттєво відрізняються ефектами, що їх супроводжують. Виходячи із викладеного, представляє значний науковий і практичний інтерес комплексне дослідження, повязане з розробкою відповідних аналітичних моделей, критеріїв, методів визначення фізичних параметрів для прогнозування кінетики деформування і довговічності циклічно нестабільних матеріалів, що на інженерному рівні дозволило б оцінити напружено-деформований стан та експлуатаційний ресурс реальних конструктивних елементів. Робота виконана в межах державних бюджетних тем: „Дослідження закономірностей пружнопластичного деформування матеріалів і елементів конструкцій кріогенної техніки при складному циклічному навантажуванні і розробка на їх основі ефективних рівнянь стану” (держреєстрація № 0193U022017 - 1990-1993 р., виконавець), „Розробка експериментально обґрунтованих математичних моделей для прогнозування складних процесів циклічного деформування матеріалів та елементів конструкцій” (держреєстрація № 0195U006941 - 1994-1995 р., виконавець), „Розробка моделей зміцнюваного тіла для прогнозування напружено-деформованого стану і міцності елементів конструкцій, підданих дії малоциклового навантажування, з врахуванням повзучості” (держреєстрація № 0195U006942 - 1994-1996 р., виконавець), „Пружно-пластичні властивості конструкційних матеріалів за малих деформацій в умовах низьких температур” (держреєстрація № 0100U004796 - 1999-2002 р., виконавець), „Кінетика деформування конструкційних сталей і сплавів при статичному і складному циклічному навантажуванні в інтервалі температур від 293 до 4,2 К” (держреєстрація № - 2007-2011 р., відповідальний виконавець)Відзначається, що більшість робіт радянської та пострадянської школи стосується мякого режиму циклічного навантажування, коли контроль процесу навантажування здійснюється по навантаженнях (напруженнях), в той же час як зарубіжні дослідження здебільшого виконувались для жорсткого режиму, коли контроль процесу навантажування здійснюється по пластичним або повним деформаціям. 1б, частковим випадком якого є ефект поперечного зміцнення, який проявляється при зміні напрямку навантажування, рис 1в; вплив виду напруженого стану на деформаційні і втомні характеристики матеріалу, який зумовлює однакову ступінь відмінності рівнів деформаційного зміцнення sm при повороті траєкторії циклу на певний кут по відношенню до головних осей деформування, рис. Через це витрачається більше енергії на досягнення заданого рівня деформації, і як наслідок, циклічні діаграми деформування для складних циклів реалізуються за більших напружень у порівнянні з відповідною циклічною кривою одновісного (пропорційного) деформування. Показано, що найбільш небезпечним ефектом, повязаним зі складним циклічним деформуванням матеріалів є суттєве зниження довговічності матеріалу при навантажуванні по непропорційним циклам у порівнянні з довговічністю, яка спостерігається за пропорційного циклічного навантажування. Показано, що сучасні деформаційні критерії втомного руйнування за багатовісного навантажування в основному базуються на концепції критичної площини, у відповідності з якою втомне руйнування розвивається в площині з максимальними зсувними (або нормальними) деформаціями, яка отримала назву критична площина.

Основний зміст роботи