Зародження та розповсюдження тріщин у концентраторі напружень - Автореферат

Зазвичай при розрахунках як ініціювання тріщин, так і їх розповсюдження та зупинки використовують критерії з традиційними (класичними) для механіки руйнування параметрами - коефіцієнтом інтенсивності напружень, J-інтегралом, розкриттям тріщини та відповідними характеристиками тріщиностійкості матеріалу КІС, JIC, DIC. Інформативність таких випробувань можна підвищити шляхом застосування сучасних методик та високошвидкісних систем реєстрації і таким чином отримати додаткові можливості для дослідження процесів зародження та розповсюдження тріщин, визначення параметрів таких моделей, як GTN. Дисертаційна робота виконувалась у відділі чисельних і експериментальних методів дослідження конструкційної міцності в рамках бюджетної теми 1.3.4.409 «Чисельне моделювання напружено-деформованого стану конструкційних елементів обладнання різних галузей техніки з урахуванням тріщин та розробка критеріїв граничного стану» за постановою Бюро ВМ НАН України від 17.02.04 р., протокол №1; бюджетної теми ЦП-9 (Державний Реєстраційний Номер 0107U000723) «Розрахунково-експериментальне визначення граничного стану конструкційних елементів з дефектами при термосиловому навантаженні» в рамках цільової програми наукових досліджень НАН України «Розробка фундаментальних проблем механіки суцільного середовища та механіки машин за пріоритетними напрямками національної економіки» за постановою Бюро ВМ НАН України від 14.12.2006 р., протокол №5; у рамках Державної програми фундаментальних і прикладних досліджень з проблем використання ядерних матеріалів та ядерних і радіаційних технологій у сфері розвитку галузей економіки на 2004-2010 роки відповідно до постанови Кабінету Міністрів України від 08.09.04 № 1165 - НДР К-124 «Розробка методик та засобів для систем моніторингу напруженості та визначення пошкодження металу корпусів реакторів та інших відповідальних конструкційних елементів I контуру АЕС в процесі експлуатації» (Державний Реєстраційний Номер 0104U009612), НДР К-3-332 «Експериментально-розрахункове визначення впливу розповсюдження тріщини під час термошоку на конструкційну цілісність корпусів реакторів АЕС з ВВЕР» (Державний Реєстраційний Номер 0107U005367), НДР К-3-334 «Визначення деградації теплостійких сталей I контуру АЕС з використанням інструментованих методів випробувань на твердість та ударну вязкість» (Державний Реєстраційний Номер 0107U005368); НДР молодих вчених НАН України “Напружено-деформований стан та міцність товстостінних оболонок при динамічному навантаженні” (Постанова Президії НАН України від 06.04.2005р. · побудувати розрахункові схеми чисельного моделювання розповсюдження тріщин у зразках Шарпі та корпусі реактору при термошоці з використанням локального критерію руйнування - моделі GTN; Предмет дослідження - зародження та розповсюдження тріщин у вуглецевих та теплостійкої сталях, напружено-деформований стан у вершині концентратора (тріщини) в зразках Шарпі та стінці КР.Показано, що для експериментальних досліджень процесів деформування та руйнування сталей при ударному навантаженні широко використовуються копри, в тому числі інструментовані копри з можливістю реєстрації змін у часі деформацій та зусиль. Проаналізовано літературні дані щодо різних способів визначення енергії деформування і руйнування та розділення її на складові частини, швидкості розповсюдження тріщин у сталях, розрахунку тріщиностійкості за результатами ударних випробувань, оцінки швидкості деформування та зміни температури в матеріалі з урахуванням пошкоджуваності і розподілу тепла. У другому розділі описано експериментальну методику та випробувальну установку, які були розроблені для дослідження деформування і руйнування сталей, зародження та розповсюдження тріщини під час ударного навантаження зразків Шарпі. Інформація про зусилля на ножі та деформації у вершині надрізу зразка Шарпі через блок підсилення, плату аналого-цифрового перетворювача (АЦП) подається в персональний компютер для подальшого зберігання, обробки й аналізу. Окрім повної енергії визначались її складові: енергія зародження тріщини Еі, енергія вязкого руйнування Ed, яка складається з енергії підростання тріщини і енергії долому, та енергії крихкого руйнування Eb ().За допомогою розроблених експериментальних та чисельних методик досліджень отримано нові дані і закономірності поведінки вуглецевих та теплостійкої сталей при зародженні, розповсюдженні і зупинці тріщин при ударному навантаженні. Розроблено інструментований вертикальний копер із системою високошвидкісної реєстрації інформації та методики проведення і обробки результатів експериментів на зразках з V-подібним надрізом (Шарпі) і тріщиною (PCCV) у широкому діапазоні температур при різних швидкостях ударного навантаження. Показано суттєвий вплив параметрів моделі GTN на характер та швидкість розповсюдження тріщини в зразках Шарпі. Для сталі 45 не спостерігається чутливості енергії до зміни швидкості навантаження в області ВКП, в області верхнього шельфу енергія зародження тріщини також залишається практично незмінною

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ