LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

навантаженні.

Досліджено вплив одноразових перевантажувань розтягом на швидкість РВТ в алюмінієвих сплавах Д16чТ і Д16Т. Виявлено основні закономірності впливу коефіцієнта перевантажування Qol і R на швидкість РВТ. Для оцінки затримки РВТ після перевантажування запропоновано параметр - мінімальна швидкість РВТ після одноразових перевантажувань Vmin і розроблено методику її визначення Розроблено модель росту втомної тріщини після одноразового перевантажування розтягом, яка базується на визначенні Vmin, розподілу залишкових напружень, ефективних напруження і КІН циклу навантаження, модифікованого рівняння Уокера, а також враховує етап запізнення затримки РВТ. На основі запропонованої моделі РВТ розроблено методики прогнозування РВТ після одноразових перевантажувань і при нерегулярному навантаженні розтягом, методом поциклового підсумовування приросту тріщини з використанням ефективного КІН в модифікованій моделі Уокера.

Ключові слова: одноразове перевантажування, нерегулярне навантаження, затримка, втомна тріщина, швидкість росту, залишкове напруження, ефективний коефіцієнт інтенсивності напружень, прогнозування.


Пындус Ю.И. Прогнозирование скорости роста усталостных трещин после однократной перегрузки в алюминиевых сплавах. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.04–механика деформируемого твердого тела. – Тернопольский государственный технический университет имени Ивана Пулюя, г. Тернополь, 2002.

Диссертация посвящена разработке методик прогнозирования роста усталостных трещин (РУТ) после однократных перегрузок и при нерегулярном нагружении растяжением. Исследовано влияние однократных перегрузок растяжением на РУТ в конструкционных алюминиевых сплавах Д16чТ и Д16Т с учетом асимметрии цикла нагружения.

На базе управляемой ПК электрогидравлической машины СТМ-100 разработаны методики проведения испытаний и автоматизированной обработки экспериментальных данных скорости РУТ при одноосном регулярном нагружении и после однократных перегрузок растяжением. Испытания осуществлялись с использованием плоских прямоугольных пластин с центральной трещиной. Исследованы основные закономерности влияния повышения асимметрии цикла R от 0 до 0,7 на циклическую трещиностойкость конструкционного сплава Д16чТ при регулярном нагружении. При повышении асимметрии цикла выявлено существенное возрастание скорости РУТ в координатах V~K, уменьшение размаха порогового коэффициента интенсивности напряжений (КИН) KTH в 2 раза и увеличение критического КИН Kfc в 1,2 раза. Для аналитического отображения среднеамплитудных участков кинетических диаграмм усталостного разрушения (КДУР), с учетом асимметрии цикла нагружения, использована модифицированная модель Уокера.

Коэффициенты перегрузки и асимметрии цикла нагружения для проведения испытаний определяли исходя из анализа сгенерированной случайной последовательности нагружения (типа "TWIST") на нижнюю корневую часть крыла транспорного самолета АН-140 при крейсерском полете.

Выявлены основные закономерности влияния коэффициента перегрузки и асимметрии цикла на скорость РУТ после однократных перегрузок. Для оценки задержки РУТ после перегрузок предложен параметр – минимальная скорость РУТ Vmin. Исследованы основные закономерности изменения Vmin алюминиевых сплавов в зависимости от параметров перегрузки и параметров следующего после нее регулярного нагружения. Разработана методика определения Vmin с учетом коэффициента перегрузки и асимметрии цикла. Получено удовлетворительное согласование результатов прогнозирования Vmin после однократных перегрузок с экспериментально полученными данными.

С использованием модифицированной формулы Уокера и экспериментальных данных скорости РУТ после однократных перегрузок определено распределение остаточных (сжимающих) напряжений на продолжении вершины трещины. Показано, что рассчитанная с использованием концепции пластических зон (модели Уиллера и Уилленборга) длина зоны задержки РУТ согласуется с длиной зоны действия остаточных напряжений.

Разработано модель РУТ после однократной перегрузки которая основывается на концепции пластических зон, определении Vmin, остаточных напряжений , эффективных напряжений и КИН Keff цикла нагружения, а также использовании модифицированной формулы Уокера. Модель учитывает этап запаздывания задержки трещины после перегрузки.

На основе разработанной модели РУТ предложены методики прогнозирования скорости РУТ после однократных перегрузок и при нерегулярном нагружении растяжением в сплавах Д16чТ и Д16Т методом поциклового суммирования прироста трещины, с использованием эффективного КИН в модифицированной формуле Уокера. Получено удовлетворительное согласование результатов расчета скорости РУТ в зависимости от КИН и количества циклов задержки до полной стабилизации РУТ после однократных перегрузок с экспериментально полученными данными, а также при нерегулярном нагружении.

Ключевые слова: однократная перегрузка, нерегулярное нагружение, задержка, усталостная трещина, скорость роста, остаточные напряжения, эффективный коэффициент интенсивности напряжений, прогнозирование.


Pyndus Yu.I. Prediction of fatigue crack growth rate after single overload in aluminium

alloys. - Manuscript.

Dissertation for the candidate degree in engineerin speciality 01.02.04 – "Fracture Mechanics". – Ternopil Ivan Pul'uj State Technical University, Ternopil, 2002.

Dissertation deals to development of analytical-experimental techniques for prediction of fatigue crack growth (FCG) after single overloads and at variable amplitude tensile loading.

The basic behaviors of influencing of stress ratio R on crack resistant were investigated. The parameters of modified Walker model for analytical estimation of diagrams of aluminum alloy D16chT at constant-amplitude loading were determined.

Influencing of single tensile overloads on FCG rate retardation in aluminum alloys D16chT and D16T is investigated. The basic behaviors of influencing of an overload factor Qol and stress ratio R on FCG rate retardation were determined. For an estimation of FCG delay, the parameter - minimum FCG rate Vmin after single overload is offered and the technique of its definition is designed. The model of fatigue crack growth after single tensile overload, which is based on definition of residual stresses distribution, effective stress and SIF Keff of a cycle, modified Walker equation, and also allows a stage of delayed retardation is designed. On the basis of offered model, the cycle-be-cycle techniques for predicting of FCG after single overloads and at variable amplitude tensile loading was developed.

Keywords: single overload, variable amplitude loading,, retardation, fatigue crack growth, residual stresses, effective stresses, prediction, effective stress intensity factor.