Пошкоджуваність конструкційних матеріалів в умовах малоциклового наванаження

Віктор Вікторович Коваль

Анотація


У роботі наведено результати експериментальних досліджень процесу накопичення пошкоджень в конструкційних матеріалах на прикладі сплаву Д16Т та сталі 15ХСНД при симетричному знакозмінному мало цикловому навантаженні. Параметр пошкодження у першому наближенні був прийнятий у вигляді скаляра та визначався шляхом аналізу деградації модуля пружності матеріалу у процесі його пружно-пастичного деформування. На основі проведених експериментів були отримані криві накопичення пошкоджень для різних ампітуд навантаження досліджуваних матеріалів та визначено параметр заліковування для заданого режима навантаження. Експериментально встановлена нелінійність процесу накопичення пошкоджень при циклічному навантаженні. Запропоновано розглядати експериментальну криву пошкоджуваності з точки зору поділу її на три характерні ділянки. Визначено аналітичні залежності для розрахунку граничної та початкової величини параметра пошкоджуваності. Вказані залежності дають можливість наближено розрахувати кількість циклів до руйнування матеріалу. В результаті досліджень проведений порівняльний аналіз розрахункових та експериментальних значень циклів до руйнування для матеріалів Д16Т та 15ХСНД. Встановлено величини розрахункових похибок.

Ключові слова


пошкоджуваність; малоциклова втома; параметр заліковування; довговічність

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Gusenkov, A.P. (1979), Prochnost' pri izotermicheskom i neizotermicheskom malotsiklovom nagruzhenii, Nauka, Moscow, Russia.

Makhutov, N.A. (1981), Deformatsionnye kriterii razrusheniya i raschet elementov konstruktsii na prochnost', Mashinostroenie, Moscow, Russia.

Romanov, A.N. (1988), Razrushenie pri malotsiklovom nagruzhenii, Nauka, Moscow, Russia.

Gokhfel'd, D.A. and Sadakov, O.S. (1984), Plastichnost' i polzuchest' elementov konstruktsii pri povtornykh nagruzheniyakh, Mashinostroenie, Moscow, Russia.

Frolov, K.V. (ed) (1987), Problemy prochnosti, dolgovechnosti i nadezhnosti produktsii mashinostroeniya. Raschety prochnosti elementov konstruktsii pri malotsiklovom nagruzhenii. Moscow, Russia.

Makhutov, N.A., Vorob'ev, A.Z. and Gadenin, M.M. (1983), Prochnost' konstruktsii pri malotsiklovom nagruzhenii, Nauka, Moscow, Russia.

Rabotnov, Y.N. (1966), Polzuchest' elementov konstruktsii, Nauka, Moscow, Russia.

Kachanov, L.M. (1986), Introduction to continuum damage mechanics, Kluwer academic publishers, Bruukline, USA.

Khan, S., Wilde, F., Beckmann, F. and Mosler, J. (2012), Low cycle fatigue damage mechanism of the lightweight alloy AL2024, Int. J. of Fatigue, vol. 38, pp. 92-99, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2011.11.009

Bonora, N. and Pirondi, A. (2003), Modeling ductile damage under fully reversed cycling, Computational Materials Science, vol. 16, pp. 129-141.

Mashayekhi, M., Ziaei-Rad, S., Parvizian, J., Niklewicz, J. and Hadavinia, H. (2007), Ductile crack growth based on damage criterion: experimental and numerical studies, Mechanics of materials, vol. 39, pp. 623-636.

Tang, C.Y., Shen, W., Peng, L.H. and Lee, T.C. (2002), Characterization of isotropic damage using double scalar variables, International Journal of Damage Mechanics, vol. 11, pp. 3-25.

Bonora, N. and Newaz, G.M. (1998), Low cycle fatigue life estimation for ductile metals using a nonlinear continuum damage mechanics model, Int J Solids Struct, vol. 16, pp.1881-1894.

Berezin, A.V. and Kozinkina, A.I. (2002), Fizicheskie modeli i metody otsenki nakopleniya povrezhdenii v tverdykh telakh, Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, vol. 3, pp. 115-121.

Bonora, N., Ruggiero, A, Esposito, L., Gentile, D. (2006), CDM modeling of ductile failure in ferritic steels: assessment of the geometry transferability of model parameters, Int. J. of Plasticity, vol. 22, pp. 2015-2047.

Tymoshenko, O.V., Koval, V.V. and Kravchuk, R.V. (2011), Vplyv vydu napruzhenoho stanu na krytychne znachennia poshkodzhuvanosti dlia konstruktsiinykh materialiv pry pruzhno-plastychnomu deformuvanni, “Vestnik Nacional'nogo tehnicheskogo universiteta “Kievskij politehnicheskij institute”. Serija mashinostroenie”, vol. 63, pp. 103-107.

Grabovskii, A.P., Timoshenko, A.V., Khalimon, A.P. (2005), O kinetike deformatsionnogo nakopleniya povrezhdenii v konstruktsionnykh materialakh pri peremennom deformirovanii, Progressivnye tekhnologii i sistemy mashinostroeniya. Mezhdunarodnyi sbornik nauchnykh trudov. , vol. 30, pp.75-80.

Lemaitre, J., Desmorat, R., (2005), Engineering Damage Mechanics. Ductile, Creep, Fatigue and Brittle Failures, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, DOI: https://doi.org/10.1007/b138882


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


________________

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 

Address: 37, Prospect Peremohy, 03056, Kyiv-56, Ukraine

tel: +380 (44) 204-95-37

http://journal.mmi.kpi.ua/