Вплив імпульсного електричного струму на релаксацію напружень в елементах конструкцій - Автореферат

Наявність залишкових напружень (ЗН) розтягу (в покриттях, зєднаннях, у тому числі зварних) суттєво впливає на ініціювання руйнування деталей та елементів конструкцій під час їх експлуатації в умовах вібраційного та циклічного навантаження. В залежності від габаритів елемента конструкції, технології його виготовлення існує велика кількість методів зниження ЗН таких як силовий (механічний) вплив (прокатка, обробка вибухом, вібраційна, електрогідроімпульсна та т.п.), термічні види обробок та інші. До того ж, основна увага приділялась дослідженням впливу ІЕС на матеріал при його навантаженні на границі або за границею плинності, що обумовлено використанням ІЕС в металообробці при пластичному деформуванні металевих матеріалів. З наведеного короткого аналізу випливає, що визначення особливостей впливу ІЕС на релаксацію напружень в конструкційних металевих матеріалах і елементах конструкцій, в тому числі при підвищених температурах, а також впливу обробки ІЕС на релаксацію ЗН в зєднаннях, покриттях та ін., як перспективного способу їх зниження, є актуальною задачею для наукових досліджень. Дисертаційна робота виконана у відділі міцності та руйнування за умов ударного та імпульсного навантаження в рамках НДР 1.3.4.251 за постановою Бюро ВМ НАН України від 27.06.2001 р., протокол №4 "Дослідження неоднорідності деформування матеріалів при динамічному навантаженні та її впливу на деформування та руйнування конструкцій" (Державний Реєстраційний Номер 0101U007835), НДР 1.3.4.511 за постановою Бюро ВМ НАН України від 23.12.2004 р., протокол №8 "Дослідження напружено-деформівного стану матеріалів та елементів конструкцій з концентраторами різного типу при імпульсному термомеханічному навантаженні та дії імпульсного електричного струму" (Державний Реєстраційний Номер 0105U001366, 0106U012486) та в рамках наукового проекту 7.17.1 за постановою Президії НАН України від 25.02.2008 р., №97 "Експериментально-розрахункове обґрунтування параметрів електроімпульсної обробки, що забезпечує релаксацію залишкових напружень в елементах конструкцій" цільової комплексної програми НАН України "Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин" (Державний Реєстраційний Номер 0107U004921).Для одержання нових експериментальних даних щодо релаксації напружень в металевих конструкційних матеріалах під дією ІЕС була розроблена методика, яка полягала в пропусканні через попередньо навантажений одновісним розтягом зразок (або під час його навантаження) ІЕС високої густини з реєстрацією параметрів навантаження зразка (рівня прикладеного навантаження, амплітуди та періоду коливань струму, температури нагріву) та результатів дії ІЕС (рівня релаксації напружень, приросту температури). Методика випробувань полягала в наступному: зразок навантажувався розтягом в діапазоні s = (0,5-0,9)SY (SY - границя плинності металу, яка визначалася по навантаженню, при котрому починається пластична деформація при розтязі зразка), потім навантаження припинялось, давалася витримка протягом 1-3 хвилин, достатня для завершення природних релаксаційних процесів в навантаженому матеріалі та ланцюзі навантаження, а після пропускався ІЕС. Для оцінки впливу початкової підвищеної температури на релаксацію напружень при дії ІЕС була розроблена методика, яка складалась з наступних етапів навантаження: навантаження зразка до заданого рівня напружень розтягу, припинення навантаження, нагрівання ділянки зразка до заданої температури (від 110°С до 250°С), обробка ІЕС нагрітої ділянки зразка і подальше його охолодження до початкової (кімнатної) температури. Приведені експериментальні дані з релаксації напружень внаслідок дії ІЕС (на прикладі зразка зі сталі Ст3 з довжиною робочої частини між струмопідводами 240 мм) в залежності від рівня навантаження при витримці без зміни загальної деформації смуги після підвищення та зниження навантаження та в залежності від густини струму на стадії підвищення навантаження вказують на те, що підвищення густини струму і рівня напружень розтягу приводить до збільшення рівня релаксації напружень, спричинених дією ІЕС. Отримані експериментальні дані щодо впливу початкової підвищеної температури на релаксацію напружень при дії ІЕС (на прикладі зразка зі сталі Ст3 з довжиною робочої частини між струмопідводами 190 мм) вказують на суттєвий вплив попереднього нагріву на навантажений розтягом зразок, що приводить до інтенсифікації релаксації напружень.(Здобувачем взято участь в проведенні експериментів, аналізі та моделюванні процесів зміни напружено-деформованого стану, повязаних з дією ІЕС). (Здобувачем взято участь в проведенні експериментів по визначенню особливостей впливу ІЕС на релаксацію напружень в металевих конструкційних матеріалах, обробці та аналізі результатів експериментів, обґрунтуванні моделі поведінки металевих матеріалів при сумісній дії ІЕС і механічного навантаження на стадії його підвищення та зниження). (Здобувачем взято участь в проведенні експериментів по визначенню особлив

2. Основний зміст роботи