Работа посвящена разработке наиболее эффективных методов ускоренных испытаний на усталость для промышленных целей, построенных на принципе неизменности нагружения, позволяющих определять индивидуальные характеристики сопротивления усталости как в нейтральной (сухом воздухе), так и жидких коррозионных средах (типа электролита). Показано, что индивидуальные характеристики сопротивления многоцикловой усталости, присущие конкретному объекту, можно получить путем испытания его монотонно возрастающей или постоянной нагрузкой, опираясь на связи между параметрами искомых кривых усталости. При этом объем испытаний и соответственно время уменьшаются на порядок и более по сравнению с теми, которые необходимы для традиционных испытаний.

Розглянуто питання щодо міцності реальних деталей у процесі циклічного навантаження. Значну увагу приділено визначенню характеристик опору втомленості за результатом єдиного досліду (індивідуальних характеристик) і розрахункам границі витривалості на базі статистичної теорії подібності руйнування від руйнування. Наведеними даними обгрунтовано перспективність широкого застосування запропонованих новітніх методів випробувань і розрахунків деталей машин.

В монографии рассмотрены апробированные однообразцовые методы определения характеристик сопротивления усталости материалов и деталей путем испытания их при регулярном или нерегулярном нагружении. Предложен новый производительный метод, пригодный для деталей из любых металлических материалов, основанный на фактографическом анализе усталостных изломов и кривой усталости нетрадиционной формы - с левым участком согласно степенному уравнению и правым участком согласно уравнению Вейбулла с двумя фиксированными параметрами, с точкой пересечения участков, играющей активную роль, который позволяет при любом исходе опыта в пределах многоцикловой области получить уточнение индивидуальных характеристик сопротивления усталости в сравнении с их значениями, отнесенными к каждой из двух моделей в отдельности. Такая кривая сочетает преимущества каждой модели и исключает их недостатки и потому может найти практическое применение взамен традиционной как при ускоренном определении характеристик сопротивления усталости, так и в инженерных расчетах при определении прочности и долговечности объектов.

Розглянуто питання несучої здатності деталей машин та елементів конструкцій зі зміцненим поверхневим шаром. Висвітлено особливості процесів зароджування, розвитку та зупинення тріщин втомленості у деталях зі зміцненим поверхневим шаром. Досліджено особливості застосування критеріїв подібності руйнування від втомленості для визначення меж втомленості деталей зі зміцненим поверхневим шаром. Наведено розрахунки їх довговічності. Запропоновано графічні методи визначення характеристик втомленості деталей. Надано рекомендації щодо практичного використання розроблених методів.

Розглянуто зв'язки між параметрами кривих втоми для визначення індивідуальних характеристик міцності деталей за умов циклічного навантаження. Розроблено методику встановлення опору втомі деталей під час крутіння. Розглянуто методи коригування межі витривалості деталі за фактом її зруйнування. Побудовано індивідуальну криву втоми деталі за результатами випробування за умов монотонно зростаючого навантаження. Уточнено межу витривалості поодиноких деталей у разі регулярного навантаження. Наведено оцінку індивідуальних характеристик опору втомі деталей за результатами їх зруйнування за умов нерегулярного навантаження. Узагальнено підходи щодо визначення вихідної індивідуальної межі витривалості деталей, що зруйнувалися внаслідок нерегулярного навантаження.

Охарактеризована взаимосвязь между параметрами кривых утомляемости для определения индивидуальных характеристик твердости деталей при циклической нагрузке. Разработана методика установления сопротивления утомляемости деталей в процессе кручения. Рассмотрены методы корректировки границы выносливости детали по факту ее разрушения. Построена индивидуальная кривая утомляемости детали по результатам испытания при монотонно возрастающей нагрузке. Установлена граница выносливости одиноких деталей при регулярной нагрузке. Приведена оценка индивидуальных характеристик сопротивления утомляемости деталей по результатам их разрушения при нерегулярной нагрузке. Обобщены подходы по определению исходной индивидуальной границы выносливости деталей, разрушенных при нерегулярной нагрузке.

Розглянуто різні аспекти прискореного визначення втомного руйнування деталей у процесі регулярного та нерегулярного навантаження. Визначено характеристику опору поодиноких деталей, що зруйнувалися в процесі нерегулярного навантаження з урахуванням кривої втоми нової форми у разі обмеженої інформації про його режим. Розглянуто перспективні особливості уніфікованого рівняння Вейбулла як моделі кривої втоми або її правого відрізка під час пошуку межі витривалості.

Рассмотрены различные аспекты ускоренного определения усталостного разрушения детелей при регулярной и нерегулярной нагрузках. Определена характеристика сопротивления одиночных деталей, разрушившихся во время нерегулярной нагрузки, с учетом кривой усталости новой формы при ограниченной информации о его режиме. Рассмотрены перспективные особенности унифицированного уравнения Вейбулла как модели кривой усталости или правого отрезка в результате поиска границы выносливости.

Вирішено актуальну проблему визначення характеристик опору втомі деталей машин для забезпечення їх ресурсу на стадії проектування за заданим режимом навантажування та для проведення експертної оцінки їх поломок від втоми. Обгрунтовано доцільність використання індивідуальних характеристик опору втомі деталей, завдяки яким запропоновано трактування лінійної гіпотези підсумовування втомних пошкоджень для визначення їх межового пошкодження. Для виключення впливу нижньої межі пошкоджувальних напружень на точність поділу навантажувального спектра на пошкоджувальну та непошкоджувальну частини та більш повного врахування руйнівних його напружень розроблено метод заміни фактичного багатоступінчастого режиму навантажування еквівалентним йому двоступінчастим. Удосконалено математичну модель кривої втоми. За цього запропоновано використовувати криву втоми нової форми з лівою ділянкою за степеневою функцією та правою - за уніфікованою функцією Вейбулла. Розроблено метод визначення межі витривалості деталі, що оптимально відповідає напрацюванням та умовам їх навантажування на базі кривої втоми форми й еквівалентного двоступінчастого режиму. Для раціонального вибору матеріалу деталей за рівнем їх втомної міцності рекомендовано використовувати рівняння подібності втомного руйнування. Запропоновано метод визначення характеристик опору втомі деталей та їх матеріалу в імовірнісному трактуванні. Проведено комплексну апробацію розробленої методики для різних деталей і зразків з різноманітними характеристиками напружень і деформацій і доведено доцільність її використання.

На підставі аналізу математичних моделей циклічних навантажень, описаних в літературі, та результатів обробки експериментальних даних обгрунтовано математичну модель стохастичних циклічних навантажень як періодично корельованих випадкових процесів, запропоновано апроксимаційні вирази для опису їх кореляційної структури. Для вибраного типу циклічних навантажень виведено вирази для зміщення у дисперсії когерентних і компонентних оцінок математичного сподівання та кореляційної функції, а також коефіцієнтів Фур'є цих характеристик, які одержуються завдяки неперервним і дискретним реалізаціям. Одержані співвідношення є базою для визначення кількісної похибки результатів обробки й обгрунтованого вибору її параметрів. Показано, що періодична нестаціонарність навантажень суттєво змінює числові значення похибок оцінювання (до 50 %), а також їх властивості як функцій зсуву. Виявлено, що для дослідженого типу циклічних навантажень похибки компонентних оцінок є значно меншими, ніж когерентних. З використанням комп'ютерних симуляційних моделей на базі методу "краплі дощу" показано, що за умов переходу від стаціонарної до періодичної нестаціонарної моделі циклічних навантажень суттєво змінюється їх циклічна структура, а швидкість росту втомних пошкоджень під дією останніх значно підвищується.

Одержано розв'язувальні співвідношення напіваналітичного методу скінченних елементів (НМСЕ) для кругового скінченного елемента (СЕ) зі змінною за характерним напрямком і площею поперечного перерізу та спеціального СЕ для моделювання особливостей напружено-деформованого стану (НДС) за наявності зон руйнування. Розроблено алгоритм обчислення параметра пошкодженості та моделювання розвитку зони континуального руйнування за умов багатоциклового навантаження на основі НМСЕ. Запропоновано ефективний алгоритм моделювання розвитку тріщин у просторових тілах обертання за дії циклічного навантаження для визначення граничного ресурсу, що грунтується на екстраполяції параметрів НДС. Одержано нові результати розв'язання просторових задач про визначення розрахункового та граничного ресурсу тіл обертання з дефектами під дією циклічного навантаження.

A mathematical interpretation of the connection between the intensity of failures of details (systems) and the fatigue damage degree under the action of polyharmonic vibrations is given.

Вперше проведено комплексне дослідження експериментально-розрахункових методів визначення границі витривалості, заснованих на скорочених і тривалих випробуваннях. Розроблено нові, більш ефективні методи, створено їх загальну структуру та єдину класифікацію. На основі теоретичних та експериментальних досліджень удосконалено теоретичну базу для розвитку методів експериментально-розрахункової оцінки границі витривалості. Розроблено чотири високопродуктивні методи визначення границі витривалості, кожен з яких призначений для своєї галузі застосування. Здійснено оцінку точності методів шляхом аналізу їх систематичних і випадкових похибок. Запропоновано єдину класифікацію експериментально-розрахункових методів визначення границі витривалості, в основу якої покладена комбінація ієрархічного та фасетного принципів побудови структури.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.106.223 + К415.3

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) алюмінію та його сплавів

Втомна міцність деталей машин і механізмів (витривалість машин і механізмів)

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены основы построения стохастических моделей прогнозирования внезапных механических отказов при многократном экстремальном нагружении. Определены величины коэффициентов запаса прочности, обеспечивающие заданную вероятность безотказной работы элементов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К415.3

Рубрики:

Втомна міцність деталей машин і механізмів (витривалість машин і механізмів)

Шифр НБУВ: ДС52419 Пошук видання у каталогах НБУВ