Кинетика усталостных трещин в поле технологических остаточных напряжений

• Автор: Кольцун, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 373 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Л.Способы измерения остаточных напряжений в модифицированном
поверхностном слое
1.2. Влияние остаточных напряжений на сопротивление
усталости
1.3. Основные положения механики разрушения
1.3.1. Энергетический критерий
1.3.2. Силовые критерии
1.3.3. Деформационные критерии
1.4. Возникновение и развитие усталостных трещин
в поле остаточных напряжений
1.5. Современные представления о накоплении усталостных повреждений в металле с позиций синергетики
1.6. Выводы по главе
2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ
И МЕТОДИКА УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
2.1. Стандарт и образцы для исследований
2.2. Технология и способы формирования остаточных напряжений
в поверхностном слое элементов деталей
2.3. Оборудование для определение остаточных напряжений
и машины для испытаний на усталость
2.4. Оригинальные конструкторские решения, защищённые авторскими свидетельствами на изобретение,
в доработке усталостных машин
2.5. Экспериментальная методика электрохимического
и химического полирования
2.6. Экспериментальная методика определения предела выносливости по разрушению исследуемых образцов
2.7. Экспериментальная методика определения предела выносливости по первой макротрещине
2.8. Основные этапы, результаты и выводы по главе
♦ 3. МЕХАНИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1.Математические модели измерения остаточных напряжений
в элементах деталей машин
3.1.1 .Остаточные напряжения в упрочненных гладких образцах
3.1.2. Задача о формировании остаточных напряжений на дне кольцевого полукруглого надреза, нанесенного на предварительно упрочнённую поверхность детали
3.1.3. Задача об измерении остаточных напряжений при удалении половины упрочненной поверхности
ф опасного сечения конструктивного концентратора
в цилиндрической детали
3.2. Распределение остаточных напряжений по толщине упрочненного слоя в объектах исследования
3.3. Остаточные напряжения как критериальные параметры
3.4. Качество упрочненного поверхностного слоя
3.5. Основные этапы, результаты и выводы по главе
4. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ В УСЛОВИЯХ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
4.1. Результаты усталостных испытаний при простом и сложном
нагружении
I 4.2. Прогнозирование сопротивления усталости детали
по известным остаточным напряжениям
4.3 Некоторые особенности долговечности образцов с элементами
деталей при простом нагружении
4.4. Выводы по главе

5.ФРАКТАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ УСТАЛОСТНЫХ ИЗЛОМОВ
Изгиб
Кручение
Кручение с изгибом
5.4.0бобщенный фрактальный анализ усталостных изломов.
Кинетическая диаграмма роста усталостной трещины
5.5. Выводы по главе
6. УСТАЛОСТНЫЕ ТРЕЩИНЫ В ЭЛЕМЕНТАХ
ДЕТАЛЕЙ МАШИН
6.1. Макроструктурный анализ изломов с медленнорастущей
усталостной трещиной
6.1.1. Изгиб
6.1.2. Кручение
6.1.3. Кручение с изгибом
6.2. Основные положения, вытекающие из макроструктурного анализа усталостных изломов
6.3. Компьютерное иллюстрирование усталостной трещины
6.4. Основные этапы, результаты и выводы по главе
7. КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ОКРЕСТНОСТИ ФРОНТА МЕДЛЕННОРАСТУЩЕЙ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ
7.1. Сравнительная оценка определения предела выносливости по первой макротрещине по типу I опытным путем
и с помощью компьютерного моделирования
7.2. Физико-математический анализ излома детали
с усталостной трещиной
7.2.1. Физический анализ
7.2.1.1. Предел выносливости детали по
напряжений сжатия в подповерхностной области положительно влияет на пороговые условия и критический размер дефекта в поднаплавленной области». Кроме того, авторы отмечают, что в двухслойной хромоникелевой аустенитной наплавке с ниобием на высококачественную сталь 15Х2МФА сложное развитие трещин можно объяснить наличием остаточных напряжений и, согласно измерениям в работах [302,303,304], эти остаточные напряжения являются сжимающими. Указано, также, что результирующее действие сжимающих остаточных напряжений ведет к наблюдаемому торможению развития трещин. Особенно это проявляется при симметричных циклах нагружения.
Элбер [287] установил, что истинная величина коэффициента интенсивности напряжений Кю для стали, подвергнутой дробеструйной обработке, может быть как выше, так и ниже наблюдаемой для образцов не подвергнутых дробеструйной обработке. Это зависит от того, находится ли трещина в зоне воздействия сжимающих напряжений или же она находится в зоне действия растягивающих остаточных напряжений соответственно. Но на сегодняшний день трудно выделить вклад в замедление роста усталостной трещины от остаточных напряжений и других факторов, например от явления закрытия трещины, т.к. они взаимосвязаны.
Зарождение трещины в образцах с надрезом из высокопрочной стали изучалось при изгибе по трехточечной схеме в 3,5%-ном растворе хлорида натрия [258]. Исследовались как место зарождения трещины, так и её поверхность. Также рассматривался рост трещины под влиянием остаточных напряжений. Установлено, что расстояние от вершины надреза до центра трещины всегда соответствует расстоянию от вершины надреза до упругопластической границы. Показано, что это расстояние всегда согласуется с локальным минимумом остаточных напряжений на поверхности разрушения.
Одной из сложных проблем теории накопления трещин является создание достоверной модели концентрация напряжений, возникающей в окрестности вершины усталостной трещины. Доказаноно [43], что изменения в по-