LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування швидкості росту втомних тріщин після одноразового перевантажування в алюмінієвих сплавах

Міністерство освіти і науки України

Тернопільський державний технічний університет

імені Івана Пулюя




ПИНДУС

Юрій Іванович



УДК: 539.43: 620.191.33



ПРОГНОЗУВАННЯ ШВИДКОСТІ РОСТУ ВТОМНИХ ТРІЩИН ПІСЛЯ ОДНОРАЗОВОГО ПЕРЕВАНТАЖУВАННЯ В АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВАХ



Спеціальність 01.02.04 – механіка деформівного твердого тіла




АВТОРЕФЕРАТ


дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук










Тернопіль-2002


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Тернопільському державному технічному
університеті імені Івана Пулюя

Науковий керівник - доктор технічних наук,
професор ЯСНІЙ Петро Володимирович,
Тернопільський державний технічний
університет імені Івана Пулюя,
проректор з наукової роботи

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук,

професор ОСТАШ Орест Петрович,

Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка

НАН України, зав. відділом структурної механіки

- кандидат технічних наук,

доцент ГАЛУЩАК Михайло Петрович,

Тернопільський державний технічний

університет імені Івана Пулюя

доцент кафедри менеджменту

Провідна установа - Інститут проблем міцності

НАН України, відділ втоми та термовтоми, м. Київ

Захист відбудеться "15" листопада 2002 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.01 в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.


З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.


Автореферат розіслано "14" жовтня 2002 р.


Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
кандидат фізико-математичних наук Б.Г. Шелестовський



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В реальних умовах експлуатації конструкційні елементи машин і механізмів, в більшості випадків, працюють під дією нерегулярного навантаження. Важливою є задача оцінки довговічності на етапі проектування і залишкового ресурсу машин з наявними пошкодженнями(втомними тріщинами) в елементах конструкцій. Особливого значення це питання набуває при проектуванні і діагностиці конструкційних елементів машин, що працюють в умовах підвищеної небезпеки, наприклад планера літака.

В літературі детально досліджено закономірності росту втомних тріщин(РВТ) в матеріалах при регулярному циклічному навантаженні. Запропоновано декілька сотень рівнянь швидкості РВТ, використання яких дає змогу робити прогноз поширення втомних тріщин. Проте, в умовах циклічного навантаження змінної амплітуди важко зробити точну аналітичну оцінку ресурсу роботи елементів конструкції на етапі поширення втомної тріщини. Це зумовлено складністю впливу перехідних процесів, що відбуваються в околі вершини тріщини при чергуванні циклів різної амплітуди (взаємовплив навантажень) на кінетику РВТ.

Вивчення закономірностей, кількісна оцінка впливу одноразових перевантажувань на кінетику РВТ, аналітичне відтворення швидкості РВТ після перевантажування має ключове значення для розробки адекватних моделей РВТ в умовах нерегулярного навантаження.

Впливу одноразових перевантажувань розтягом на швидкість РВТ досліджували В.Т. Трощенко, В.В. Панасюк, В.В. Покровський, П.В. Ясній, П.С. Кунь, А.Б. Злочевський, А.Н. Шувалов, J. Schijve, J.C. Newman, K. Sadananda, A.K. Vasudevan, W. S. Johnson, J. B. Chang, O.E. Wheeler, Willenborg.

Для пояснення ефекту затримки РВТ запропоновано низку моделей РВТ, найбільш відомі з них базуються на: теорії залишкових стискувальних напружень, закритті тріщини і затупленні вершини тріщини. В працях J. Schijve, K. Sadananda, A.K. Vasudevan, С. Robin, А.Б. Злочевського, А.Н. Шувалова вказано, що межі затримки РВТ визначаються розмірами пластичної зони створеної перевантажуванням, а сповільнення швидкості контролюється залишковими напруженнями наведеними в цій зоні.

В моделях РВТ після одноразового перевантажувань(O.E. Wheeler, W.S. Johnson, Willenborg), котрі базуються на положеннях лінійної механіки руйнування і припущенні про основний вплив залишкових напружень на швидкість РВТ використовується ряд спрощень, що зменшують точність розрахунків. Зокрема нехтується початковим етапом(запізнення затримки) затримки РВТ, а швидкість РВТ визначається через залишковий коефіцієнт інтенсивності напружень, а не залишкові напруження. Тому очевидною є необхідність створення більш достовірних моделей РВТ, що базуються на визначенні розподілу залишкових напружень у вершині тріщини, ефективного напруження і враховують всі етапи затримки РВТ після одноразового перевантажування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертації увійшли результати експериментальних і теоретичних досліджень отримані здобувачем при роботі над держбюджетною темою: "Розробка методів оцінки довговічності при випадковому навантажуванні"(№ державної реєстрації роботи: 0100U000781), що виконується в Тернопільському державному технічному університеті з 2000 року, згідно тематичних планів НДР Міністерства освіти і науки України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка аналітично-експериментальної методики прогнозування швидкості РВТ після одноразового перевантажування розтягом. Для досягнення вказаної мети вирішували наступні задачі:

  • розробка методики дослідження швидкості РВТ в конструкційних алюмінієвих сплавах при одновісному регулярному навантаженні і після одноразових перевантажувань розтягом пластин з центральною тріщиною;

  • виявлення основних закономірностей впливу асиметрії циклу навантаження на циклічну тріщиностійкість алюмінієвого сплаву і аналітичний опис кінетичних діаграм втомного руйнування з врахуванням асиметрії циклу навантаження;

  • виявлення основних закономірностей впливу одноразових перевантажувань розтягом на кінетику РВТ за різних асиметрій циклу навантаження із врахуванням коефіцієнта перевантажування;

  • розробка моделі РВТ після одноразового перевантажування розтягом;

  • розробка методики прогнозування РВТ після одноразового перевантажування розтягом із врахуванням асиметрії циклу навантаження і при нерегулярному навантаженні розтягом;

Об'єкт дослідження – циклічна тріщиностійкість конструкційних алюмінієвих сплавів.

Предмет дослідження – вплив одноразових перевантажувань розтягом на швидкість РВТ з врахуванням асиметрії циклу навантаження.

Методи дослідження – теоретичні дослідження і розрахунки швидкості РВТ проводили із використання положень лінійної механіки руйнування. Затримку РВТ розглядали з позицій виникнення залишкових стискувальних напружень в зоні пластичних деформацій у вершині тріщини, спричинених одноразовим перевантажуванням.

Швидкість РВТ при регулярному навантаженні і після одноразових