Мезоскопическая субструктура и механизм усталостного разрушения поликристаллов дуралюмина с макроконцентратами напряжений

• Автор: Кибиткин, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ.
1.1. Классификация методов исследования усталости металлов
1.2. Анализ усталостной повреждаемости материалов на макроуровне методами механики разрушения
1.3. Физические механизмы деформации и разрушения материалов
на микроуровне
1.4. Физическая мезомеханика и усталость металлов
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Постановка задачи
2.2. Выбор материала и схемы нагружения
2.3. Оборудование и методика исследований
3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ
С МАКРОКОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ НА МЕЗОУРОВНЕ В УСЛОВИЯХ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ.
3.1. Статическое растяжение
3.2. Повторно-статическая усталость
3.3. Выводы
4. ЭВОЛЮЦИЯ МЕЗОСУБСТРУКТУР И КИНЕТИКА МАЛО- И МНОГОЦИКЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ.
4.1. Накопление усталостных повреждений в условиях многоциклового разрушения
4.1.1. Стадийность усталостного разрушения на мезоуровне
4.1.2. Связь стадий нарушения сплошности с характеристиками
роста трещин
4.2. Особенности формирования мезосубструктур и кинетика малоциклового разрушения
4.3. Выводы
5. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОВЕРХНОСТЯМИ ТРЕНИЯ.
5.1. Механизм разрушения поликристаллов дуралюмина в условиях контактного взаимодействия поверхностей при циклическом растяжения
5.2. Диагностика стадий циклической повреждаемости и состояния предразрушения поликристаллов на мезоуровне как основа нового метода неразрушающего контроля металлоконструкций
при усталости
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Подавляющее большинство деталей машин и элементов конструкций в течение срока эксплуатации претерпевает воздействие циклически изменяющихся нагрузок. Это является причиной усталости металла - процесса постепенного накопления повреждений под воздействием переменных напряжений (деформаций), приводящего к изменению свойств, образованию трещин и разрушению. Примерно 90% повреждений деталей связано с возникновением и развитием в них усталостных трещин [1]. Последние всегда зарождаются и распространяются из зон тех или иных концентраторов напряжений [2] и создают предпосылки для квазихрупкого разрушения материала.
К настоящему времени наиболее систематизированными исследованиями по проблеме усталости металлов являются прежде всего работы И.А. Одинга, B.C. Ивановой, В.Ф. Терентьева, С.В. Серенсена, Л.М. Школьника, В.Т. Трощенко, Л.А. Сосновского, H.A. Махутова, В.П. Когаева, Т.Ф. Елсуковой и др.
В последнее десятилетие проблема продления ресурса сложных технических систем стала объектом пристального внимания специалистов практически всех областей науки и техники [3-5]. Она осложняется тем, что проектный ресурс основных фондов в России значительно выработан. Резервы повышения ресурса заключаются в переходе к проектированию, созданию и эксплуатации технических систем на базе новых критериев, методов и средств обеспечения их безопасной эксплуатации [6,7]. Одним из основных факторов, определяющих ресурс конструкций, является сопротивление усталостному разрушению.
Усталостным явлениям свойственна определённая парадоксальность, и механизмы усталостного разрушения до конца еще не выяснены. Так, значение предела выносливости может быть и выше предела текучести, и ниже предела упругости [8] и зависит от множества факторов - как от структурных, так и от условий нагружения и "геометрии" образца [1]. Так как при переменных напряжениях деталь разрушается от меньших нагрузок, чем при постоянных, стало правилом при расчёте деталей из пластичных металлов переменную
Методология физической мезомеханики [16]
Таблица
Общепри- нято Классификациия в мезомеханике Механизмы деформации Стадии при растяжении Сдвигонеус- тойчивый материал Сварное соединение Усталостное разрушение
Микро- уровень Теория дислокаций С микро I д МикроКН В И Г микро II Одиночное скольжение дислокаций Множественное скольжение дислокаций Лёгкое скольжение (стадия I) Линейное упрочнение (стадия II)
С мезо I « X > д МезоКН В И мезо II Г Вихревое движение дислокаций Мезополосовые структуры Параболическое упрочнение (стадия III) Слабое линейное упрочнение (стадия IV) Стадия I Стадия II Стадия III Стадия I Стадия II
Макро- уровень Механика сплошной среды
+ макроI МакроКН П О В макро II О Р О т Физическая мезомеханика разрушения Локализованные мезополосы Фрагментация в шейке Бегающая шейка Локализованная шейка Бегающая шейка Локализованная шейка
Мезотрещины в мезополосах Распространение макротрещины Разрушение на мезоуровне Разрушение на макроуровне Разрушение на мезоуровне Разрушение на макроуровне Усталостные трещины Усталостное разрушение
Механика разрушения