Теоретична оцінка втомної довговічності за регулярного циклічного навантаження

Oleh Herasymchuk, Olena Herasymchuk

Анотація


Запропоновано модель для оцінки втомної довговічності матеріалу з урахуванням мікроструктури, концентрації напружень і асиметрії циклу навантаження. Модель апробовано на результатах втомних випробувань зразків із конденсату титанового сплаву Ti–6Al–4V, отриманого методом електронно–променевого осадження у вакуумі з парової фазы (ЕВ PVD– метод). Зразки мали технологічні дефекти у вигляді колон різного діаметра, які виходили на поверхню зразка. Модель також перевірено на експериментальних втомних даних сплаву Ti–6Al–4V, взятих з літератури, для різних асиметрій циклу навантаження. Порівняння результатів розрахунку й експерименту показало задовільний збіг. Для наповнення моделі достатньо мати результати випробувань на короткочасний розтяг та характеристики мікроструктури вихідного матеріалу. Запропонований підхід може бути використаний для експрес-оцінки характеристик опору втомному руйнуванню на етапі розробки нових матеріалів, а також для оцінки залишкового ресурсу елементів конструкцій, без застосування коштовних і довготривалих випробувань на втому та втомну тріщиностійкість.

Ключові слова


втомна довговічність; концентрація напружень; асиметрія циклу; багатоциклова втома; мікроструктура; титанові сплави

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Herasymchuk, O.M., Kononuchenko, O.V., Markovsky, P.E. and Bondarchuk, V.I. (2016), “Calculating the fatigue life of smooth specimens of two-phase titanium alloys subject to symmetric uniaxial cyclic load of constant amplitude”, Int. J. Fatigue, No. 83, pp. 313–322, DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.11.002

Herasymchuk, O.M. (2011), “Nonlinear relationship between the fatigue limit and quantitative parameters of material microstructure”, Int. J. Fatigue, No. 33, pp. 649-659.

Herasymchuk, O.M. (2015), “Microstructurally-dependent model for predicting the kinetics of physically small and long fatigue crack growth”, Int. J. Fatigue, No. 81, pp. 148-161.

Lukas, P. and Klesnil, M. (1978), “Fatigue limit of notched bodies”, Mater. Sci. Eng., No. 34, pp. 61–66.

El Haddad, M.H., Topper, T.H. and, Smith, K.N. (1979), “Prediction of non propagating cracks”, Engineering Fracture Mechanics, No. 11(3), pp. 573–584, DOI: 10.1016/0013-7944(79)90081-X

Ostash, O.P., Panasyuk, V.V. (2001), “Fatigue process zone at notches”, Int. J. Fatigue, No23, pp.627–636.

Frost, N.E. and Dugdale, D.S. (1957), “Fatigue tests on notched mild steel plates with measurements of fatigue cracks”, J. Mechs Phys Solids., No. 5, pp. 182–190.

Chapetti, M.D. (2003), “Fatigue propagation threshold of short cracks under constant amplitude loading”, International Journal of Fatigue, No. 25, pp. 1319–1326, DOI:10.1016/S0142-1123(03)00065-3

Dowling, N.E. (1999), Mechanical behavior of materials: engineering methods for deformation fracture and fatigue, 2nd (ed.), Upper Saddle River, Prentice Hall, NJ.

Chan, K.S. (2003), “A microstructure – based fatigue – crack – initiation model”, Metall. Mater. Trans. A., No. 34A, pp. 43–58, DOI:10.1007/S11661-003-0207-9

Herasymchuk, O.M., Sergienko, G.A., Bondarchuk, V.I., Terukov, A.V., Nalimov, Yu.S. and Gryaznov, B.A. (2006), “Fatigue strength of an ( )-type titanium alloy Ti-6Al-4V produced by the electron-beam physical vapor deposition method”, Strength of Materials, No. 38(6), pp. 651–658.

Sadananda, K., Sarkar, S., Kujawski, D. and Vasudevan, A.K. (2009), “A two-parameter analysis of S-N fatigue life using and ”, Int. J. Fatigue, No. 31, pp. 1648–1659, DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2009.03.007

Peters, J.O., Boyce, B.L., Chen, X., McNaney, J.M., Hutchinson, J.W. and Ritchie, R.O. (2002), “On the application of the Kitagawa–Takahashi diagram to foreign-object damage and high-cycle fatigue”, Engineering Fracture Mechanics, No. 69, pp. 1425–1446.


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/