Розроблено методику та виконано експериментальні дослідження впливу берегів тріщини на ефект її закриття під час циклічного навантаження. Проаналізовано результати випробувань на циклічну тріщиностійкість сталей та алюмінієвого сплаву у разі симетричного та асиметричних циклів навантаження, а також у разі симетричного циклу навантаження з видаленням із берегів тріщини матеріалу, який впливає на величину її закриття.

Зроблено теоретичне обгрунтування алгоритму ідентифікації мікротріщин. Ідентифікація базується на цифровій обробці РЕМ-зображень. Наводяться приклади модельного трасування тріщин.

На підставі аналізу експериментальних даних малоциклової втоми за одновісного та двовісного (непропорційного) деформування широкого класу металевих матеріалів запропоновано інженерний підхід до оцінки довговічності. Підхід базується на кореляційній лінійній залежності між наведеним розмахом деформацій і числом циклів до початку руйнування. Зазначений деформаційний параметр враховує орієнтацію траєкторії циклу в просторі деформацій та ступінь її непропорційності. Використання деформаційного параметра як критеріального дозволило отримати задовільні результати під час прогнозування довговічності.

Досліджено закономірності розвитку форми фронту кутових тріщин за умов ізотермічного та термомеханічного циклічного навантаження. На зразках зі сплавів ЕІ698 та ЕІ617 показано вплив навантажуючих чинників на сталість форми фронту тріщини відриву.

Для випадку циклічного навантажування у діапазоні частот 100...10000 Гц запропоновано методику дослідження поширювання малих тріщин за допомогою розробленої системи вимірювання реакції дефектної ділянки металу на дію високочастотного електромагнітного поля. Наведено підходи до створення вимірювального комплексу для визначення довжини малих поверхневих тріщин, що розвиваються від завданого початкового дефекту, а також сформульовано вимоги до вибору геометричних параметрів початкового концентратора. Виявлено, що за однакового рівня циклічних напружень малі утомні тріщини розміром 0,1...0,2 мм формуються раніше (відносно кількості циклів до руйнування) за більш високої частоти навантажування.

Предложен теоретико-экспериментальный метод исследования высокотемпературного водородного разрушения биметаллических элементов конструкций, работающих в водородсодержащих средах. Показано, что разрушение происходит вследствие объединения пор в трещину и ее дальнейшего подрастания в результате наполнения газом, который создает высокое давление. По данным теоретических исследований построена временная зависимость образования и роста площади трещины на границе сплавления стали 15Х2МФА-А с аустенитной наплавкой. Корректность теоретических положений разработанной методики подтверждена экспериментально. С этой целью использовались методы акустической эмиссии, ультразвукового контроля и металлографии.

За допомогою методу базових діаграм проаналізовано більше двохсот діаграм тривалої міцності, одержаних за умов тривалості експерименту 100000 год і більше. Показано, що робота лише з відхиленнями окремих ділянок експериментальних діаграм від відповідних ділянок базових у режимі аналізу відомих експериментальних даних і режимі прогнозування тривалої міцності відкриває нові значні можливості підвищення точності та надійності прогнозування.

Показано можливість використання нових фізично обгрунтованих характеристик в'язкості металу та окрихчуючої дії концентратора напружень з метою аналізу квазікрихкого руйнування, ініційованого короткими тріщинами. Запропоновано методику експериментального визначення величини параметра, який характеризує окрихчуючу дію цих дефектів, та отримано наближену залежність для розрахунку його значення для короткої тріщини. Для типових конструкційних сталей встановлено залежність коефіцієнта запасу в'язкості сталі з короткою тріщиною від рівня її міцності. Сформульовано вимоги до рівня в'язкості, за якого дефекти цього типу не є небезпечними.

Розглянуто вплив жорсткості дослідницької машини і режиму навантажування на механічні характеристики й опір деформуванню металів у разі немонотонного розвитку їх пружнопластичної деформації внаслідок охолодження до 4,2 К і (або) дії імпульсів електричного струму. Запропоновано підхід, який дозволяє наблизити величину стрибка навантаження, зумовленого дією імпульсу електричного струму, за умов довільного режиму навантажування до максимально можливої (у випадку постійної швидкості деформування і малого запасу пружної енергії навантажуючого пристрою) величини.

Розглянуто метод оцінки довговічності за умов багатовісного непропорційного малоциклового навантаження. Метод грунтується на конценпції еквівалентних деформацій. Розмах еквівалентної деформації є функцією тільки траєкторії деформації та має сталу, яка залежить від додаткового зміцнення матеріалу за умов непропорційного навантаження. Запропоновано новий параметр матеріалу, який є універсальним для застосування до матеріалів як з малим, так і з великим додатковим зміцненням. До його основи покладено роботу пластичних деформацій за цикл. Параметр матеріалу добре корелює з результатами випробувань нержавіючої сталі 08Х18Н10Т і титанового сплаву ВТ9 у разі непропорційного малоциклового навантаження.

Запропоновано методику дослідження коротких тріщин за умов високочастотного циклічного навантажування з використанням розробленого дефектологічного пристрою автогенераторного типу. В результаті порівняння вимірів довжин поверхневих тріщин, сформованих за однакових відносної кількості циклів до руйнування та амплітуди циклічних напружень при частотах навантажування 100 і 1000 Гц, показано, що підвищення частоти навантажування супроводжується формуванням довших поверхневих тріщин.

Дана характеристика нового научного направления, изучающего поведение материалов в условиях взаимодействия с водородом - водородного материаловедения. Основное внимание сосредоточено на важном аспекте этого направления - водородной деградации конструкционных материалов. Рассмотрены виды водородной деградации. Важнейшими факторами, предопределяющими наблюдаемые процессы, являются стремление водорода в металле к локализации и уменьшение сил связей между атомами металла. Сформулированы задачи, направленные на решение проблем водородной деградации металла.

Проведено експериментальне дослідження локальних деформацій у зразках із різними концентраторами напружень за умов циклічного та монотонного навантажень. Деформації в надрізах виміряно малобазними тензометрами. За результатами випробувань гладких зразків побудовано діаграми циклічного деформування сталі та двох алюмінієвих сплавів. Виконано зіставлення амплітуд повних деформацій, розрахованих за відомими наближеними методиками, з експериментальними даними. Встановлено, що найкраще узгодження забезпечує формула Нейбера з поправковою функцією Махутова. Наведено рекомендації щодо застосування цієї функції для розрахунку амплітуд локальних деформацій за умов навантажень, які відповідають багатоцикловій утомі та області переходу від малоциклової до багатоциклової утоми.

Виконано дослідження залежності довговічності гладких і надрізаних зразків від різних параметрів напружено-деформованого стану у вістрі надрізу в області багатоциклової утоми до виникнення тріщини. Випробувано зразки зі сталі 30ХГСА та сплавів Д16АТ і АМцМ із різними концентраторами напружень. Локальні деформації виміряно малобазними тензометрами з використанням методу петлі гістерезису. Показано, що довговічності співпадають за однакових значень амплітуд залишкових деформацій. Запропоновано й зіставлено з експериментальними даними залежність для розрахунку амплітуди залишкової деформації.

Розглянуто методи та результати стереоскопічних вимірювань геометричних параметрів так званої "зони витягування" на поверхні руйнування стальних зразків, які випробували на тріщиностійкість. Установлено, що в температурній області крихких руйнувань спостерігається лінійна кореляція між висотою зони витягування і тріщиностійкістю. Визначено основні унікальні властивості зони витягування. Показано, що статистична розбіжність результатів вимірювань геометричних параметрів зони витягування можна зіставити з розбіжністю результатів визначення тріщиностійкості сталей стандартними методами, і вона є, навіть, нижчою її.

Випробування сплаву АМг6Н на циклічну тріщиностійкість у діапазоні частот навантаження від 20 Гц до 10 кГц показали, що зі збільшенням частоти швидкість розповсюдження втомної тріщини зменшується, а величина порогових коефіцієнтів інтенсивності напружень зростає в степеневій залежності від частоти циклічного деформування. Фрактографічні дослідження поверхонь руйнування зразків свідчать, що підвищення частоти навантаження супроводжується зменшенням кроку втомних борозенок та розмірів мікроучастків, на яких вони розташовані, інтенсифікацією процесів вторинного розтріскування і формування продуктів фретінга. Це зумовлює зниження швидкості розвитку втомної тріщини і підвищення порогових значень коефіцієнта інтенсивності напружень. Збільшення асиметрії циклів навантаження зменшує роль розшарування та утворення продуктів фретінга в процесі руйнування сплаву, приводить до зменшення долі борознистого рельєфу і більш ранньої появи елементів квазістатичного ямочного руйнування, що спричиняє зниження характеристик циклічної тріщиностійкості в умовах асиметричного навантаження.

Поаналізовано відомі експериментальні дані про вплив складного навантаження і виду траєкторії деформування на процес накопичення пошкоджень під час втоми. З позиції механіки пошкоджень середовища розвинуто варіант визначальних співвідношень, що описують процеси пружнопластичного деформування і накопичення пошкоджень в конструкційних матеріалах (метали та їх сплави) у разі складних непропорційних шляхів малоциклового навантаження. Модель пошкоджень складається з трьох взаємозв'язаних складених частин: співвідношень, що визначають пружнопластичну поведінку матеріалу з урахуванням впливу процесу руйнування; рівнянь, що описують кінетику накопичення пошкоджень; критерію міцності пошкодженого матеріалу. Для якісної оцінки визначальних співвідношень проведено числовий експеримент щодо побудови поверхностей рівної пошкодженості. Досліджено вплив складного напруженого стану та виду траєкторії деформування на довговічність металів за малоциклової втоми. Показано, що розвинутий варіант визначальних співвідношень пошкодженого середовища описує основні ефекти циклічного пружнопластичного деформування і накопичення пошкоджень у разі складного напруженого стану та вільних траєкторій деформування матеріалу.

Індекс рубрикатора НБУВ: К206.223 + К66-15

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) металів і сплавів

Корозія металів. Захист металів від корозії

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: скорость роста усталостной трещины, закрытие вершины усталостной трещины, асимметрия цикла нагружения, кинетическая диаграмма усталостного разрушения, размах коэффициента интенсивности напряжений
Індекс рубрикатора НБУВ: К206.223-16

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) металів і сплавів

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Подано стислий огляд використання методу акустичної емісії для класифікації джерел випромінювання сигналів. Розглянуто процеси виникнення тріщини, пластичної деформації зразків з метала.