LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

навантаження;

  • розробка критерію руйнування на стадії зародження макротріщини при складному малоцикловому навантаженні;

  • експериментальне обґрунтування розробленої феноменологічної моделі, критерію зародження макротріщини та меж їх використання для ряду конструкційних матеріалів при складному малоцикловому навантаженні;

  • порівняння експериментальних даних з теоретичними розрахунками та визначення адекватності запропонованої теорії.


    Об'єктом досліджень є малоциклова втома металічних конструкційних матеріалів при плоскому напруженому стані в умовах простого та складного навантажень.


    Предметом досліджень є узагальнена феноменологічна модель накопичення мікропошкоджень та критерій руйнування (на стадії зародження макротріщини) при складному малоцикловому навантаженні.


    Методи досліджень. Роботу виконано у відповідності до підходу, який базується на порівнянні складових енергії руйнування (на стадії зародження макротріщини) при розв'язанні задачі малоциклової втоми для умов складного навантаження. Проведені в роботі дослідження базуються на критичному аналізі, вдосконаленні існуючих феноменологічних моделей пошкоджуваності з метою розробки адекватної узагальненої феноменологічної моделі та критерію зародження макротріщини, які враховують вплив траєкторії навантаження, для умов складного напруженого стану при малоцикловій втомі. Точність розробленого методу здійснена шляхом зіставлення розрахункових даних малоциклової втоми із результатами експериментальних і тестових досліджень.


    Наукова новизна одержаних результатів

    - Розроблено узагальнену феноменологічну модель накопичення мікропошкоджень, яка базується на енергії додаткових напружень, що дозволяє її використовувати для лінійного та складного напруженого станів при статичному та малоцикловому навантаженні. При цьому процес накопичення мікропошкоджень при складному навантаженні розглядається як комбінація дії двох механізмів руйнування: відриву та зсуву.

    - Отримано узагальнений критерій руйнування конструкційних металічних матеріалів (на стадії зародження макротріщини) при простому та складному малоцикловому навантаженні (деформуванні).

    - Показано кореляцію між двома основними енергетичними підходами по розв'язанню задачі феноменологічного опису накопичення пошкоджень при пружно-пластичному деформуванні: термодинамічним та підходом, який базується на понятті додаткових напружень.


    Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці методу розрахунку елементів конструкцій на малоциклову втому при складному напруженому стані з урахуванням пошкоджуваності та виду траєкторії навантаження, отриманні нових експериментальних даних малоциклової втоми сучасних конструкційних матеріалів при складному навантаженні. Матеріали дисертаційної роботи впроваджені на ВАТ "ВНДІАЕН" та ЗАТ "НВО "Гідромаш" при розробці конструкторської документації гідродинамічних насосних агрегатів для теплової та атомної енергетики, зокрема використані при створенні насосного агрегату ПГА 3770-75, а також насосного агрегату ЦНСп 180-1422.

    Особистий внесок здобувача. Роботу виконано під науковим керівництвом доктора технічних наук, професора Бобиря М.І. У співавторстві з ним було опубліковано праці [2,4,5,6]. Здобувачем особисто було порівняно термодинамічний підхід з підходом, який базується на енергії додаткових мікронапружень та показано задовільну їх кореляцію між собою при розв'язанні задачі накопичення пошкоджень в конструкційному матеріалі в процесі пружно-пластичного деформування. В якості параметра пошкоджуваності запропоновано вибрати енергію додаткових напружень та застосувати її при визначенні критерію утворення макротріщини при непропорційному навантаженні в умовах малоциклової втоми. Введено в критерій руйнування (на стадії зародження макротріщини) параметр, який враховує вид траєкторії навантаження. Визначено кінетичне рівняння накопичення мікропошкоджень. Експериментально підтверджено запропоновану феноменологічну модель та критерій руйнування на стадії зародження макротріщини.


    Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідалися на IV та V міжнародних конференціях "Прогресивна техніка і технологія – 2003" та "Прогресивна техніка і технологія – 2004" (м. Севастополь). Повністю робота доповідалась на засіданні кафедри ДММ та ОМ НТУУ "КПІ" та Національному авіаційному університеті (м.Київ).

    Публікації. Основний зміст дисертації викладено в 6 наукових статтях, опублікованих в фахових виданнях.


    Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатку. Загальний обсяг дисертації становить 154 сторіноки, у тому числі основного тексту дисертації 135 сторінок, 56 рисунків, 5 таблиць на 5 сторінках, список використаних джерел з 138 найменувань на 12 сторінках, додаток на 3 сторінках.

    ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


    У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету роботи та основні напрямки її досягнення, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено відомості про публікації та апробацію роботи.

    Перший розділ містить критичний аналіз існуючих феноменологічних моделей накопичення мікропошкоджень. Показано, що до сьогодні ще не визначено величину, яка однозначно описувала б процес накопичення мікропошкоджень в конструкційному матеріалі. Визначено вагомий внесок у розв'язуванні цієї проблемі роботами Л.М.Качанова, Ю.Н.Работнова, Ж.Леметра, А.Н.Романова, В.В.Новожилова, Н.А.Махутова, В.П.Голуба, А.П.Гусінкова, С.В.Серенсена, Р.М.Шнейдеровича, О.Г.Рибакіної, Ю.І.Кадашевіча, Г.Б.Талипова, Ю.Н.Шевченка, Р.Г.Терехова, А.А.Чіжика, Ю.К.Петрені, І.А.Біргера, Є.О.Антіпова, І.В.Демьянушко, В.В.Москвітіна, Ю.Г.Коротких, А.Г.Казанцева, С.Р.Ігнатовича, Д.М.Васільєва, Р.А.Арутюняна, Г.С.Писаренка, В.Т.Трощенка, А.А.Лебедева, М.С.Можаровського, В.А.Стрижала, М.В. Бородія, М.І.Бобиря та інших вчених.

    Показано, що при складному напруженому стані в умовах пружно-пластичного деформування, згідно з гіпотезою Я.Б.Фрідмана, процес руйнування матеріалу можна розглядати, як сукупність дії двох механізмів руйнування – відриву та зрізу. За допомогою цих механізмів можна описати в'язке, крихке та в'язко-крихке руйнування. Базуючись на феноменологічній моделі накопичення мікропошкоджень Л.М.Качанова, Ю.Н.Работнова в подальшому розвинутій Ж.Леметром, процес накопичення мікропошкоджень можна розглядати виходячи з


  •