LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Пошкоджуваність та руйнування конструкційних матеріалів при складному малоцикловому навантаженні

21


НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"




Яхно Богдан Олегович




УДК 539.43+620.179.1





ПОШКОДЖУВАНІСТЬ ТА РУЙНУВАННЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ СКЛАДНОМУ МАЛОЦИКЛОВОМУ НАВАНТАЖЕННІ






Спеціальність 05.02.09 –

Динаміка та міцність машин




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук






Київ - 2005

Дисертацією є рукопис


Роботу виконано на кафедрі динаміки та міцності машин і опору матеріалів Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут"


Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Бобир Микола Іванович

Національний технічний університет України "КПІ"

Міністерства освіти і науки України,

завідувач кафедри динаміки та міцності машин і опору матеріалів.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Голуб Владислав Петрович

Інститут механіки ім. С.П.Тимошенка НАН України,

Завідувач відділом механіки повзучості.


кандидат технічних наук

Бородій Михайло Васильович

Інститут проблем міцності ім. Г.С.Писаренко НАН України,

Старший науковий співробітник

Провідна установа:

Національний авіаційний університет Міністерства освіти і науки України


Захист відбудеться 11 травня 2005 р. о 15-00 годині,

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.01 при Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м.Київ-56, пр. Перемоги, 37, корп.№1, ауд.№166.


Із дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут"

за адресою: 03056, м.Київ-56, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий 6 квітня 2005 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, доцент О.О.Боронко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Підвищення технічних характеристик сучасних машин та апаратів при одночасному зниженні їх матеріалоємності та застосування нових конструкційних матеріалів з високою термоміцністю у машинобудівній, аерокосмічній, транспортній, нафтогазовій галузях та атомній енергетиці призводить до зростання як загальної, так і місцевої напруженості конструкції з можливим виходом в зонах концентрації поза межі пружності. Традиційні розрахунки статичної тривалої міцності виробів нової техніки, що базуються на оцінці номінальної навантаженості в цих випадках є недостатніми і можуть приводити до дострокового руйнування внаслідок вичерпання ресурсу за критерієм малоцикловї втоми в зонах підвищеної напруженості. При цьому експлуатаційна нестаціонарність навантаження супроводжується роботою матеріалу в умовах складного малоциклового навантаження. Розрахунок довговічності та надійності високонавантажених елементів конструкцій за параметром малоциклової втоми є складною задачею, для рішення якої необхідно використовувати результати комплексних досліджень як умов навантаження, так і властивостей матеріалу. На сьогодні, в основному, розроблені визначальні рівняння та критерії руйнування для умов одновісного напруженого стану. Для прогнозування ресурсу експлуатації названих елементів конструкцій на стадії їх проектування та залишкового ресурсу на стадії експлуатації необхідно мати відповідну модель накопичення мікропошкоджень та критерій руйнування (на стадії зародження макротріщини). Причому процес накопичення мікропошкоджень для умов малоциклової втоми складає біля 80% загального ресурсу експлуатації. Для інженерних розрахунків кінетики накопичення мікропошкоджень в залежності від основних параметрів експлуатаційного термосилового навантаження найбільш зручним є феноменологічний підхід. Установлено, що утворені мікропошкодження викликають додаткові мікронапруження, макропроявом яких виступає ефект Баушінгера.

На сьогодні не існує однозначно визначеного параметра, який описував би процес накопичення мікропошкоджень в матеріалі та пов'язаних з ними додаткових мікронапружень. Існуючі феноменологічні моделі накопичення мікропошкоджень, а також розроблені на їх основі критерії руйнування для випадку малоциклової втоми, не достатньо враховують вплив траєкторії навантаження. До цього часу відсутні достатньо повні експериментальні дослідження явища пошкоджуваності в процесі складного малоциклового руйнування в зв'язку з достатньо високою складністю проведення експериментальних досліджень.

Виходячи з викладеного розробка адекватної феноменологічної моделі пошкоджуваності конструкційного матеріалу та критерію руйнування на стадії зародження макротріщини для умов складного малоциклового навантаження є актуальною задачею, що становить науковий і практичний інтерес.


Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану наукових досліджень, проведених на кафедрі динаміки та міцності машин і опору матеріалів механіко-машинобудівного інституту Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за держбюджетними темами: "Розробка методу прогнозування ресурсу експлуатації конструкцій при складному неізотермічному малоцикловому навантаженні з урахуванням пошкоджуваності" (держреєстрація №0103U000154), "Розробка нових фізичних теорій пластичності для вирішення ефективних технологічних задач формоутворення" (держреєстрація №0100U000578), "Розробка наукових засад моніторингу розсіяних і локальних пошкоджень при різних температурно-силових діяннях" (держреєстрація №PK0101V007296) .


Мета і задачі роботи. Мета роботи – на основі теоретичних та експериментальних досліджень розробити адекватну узагальнену феноменологічну модель пошкоджуваності та критерій руйнування (на стадії зародження макротріщини) при складному малоцикловому навантаженні.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішені наступні задачі:

  • розробка адекватної узагальненої феноменологічної моделі накопичення мікропошкоджень для умов складного малоциклового