Разработка методики оценки роста усталостной трещины деталей на базе исследования макрорельефа изломов

• Автор: Хибник, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
ВВЕДЕНИЕ
1 Обзор литературных источников и постановка задач исследований
1.1 Поверхностный слой с остаточными напряжениями и образование усталостных трещин
1.2 Основные положения механики разрушения
и современные аспекты
1.3 Волновые деформационные процессы в металлах
1.4 Методики оценки остаточной долговечности детали с трещиной
1.5 Постановка задач исследования
2 Анализ усталостных изломов цилиндрических
и компактных образцов
2.1 Анализ известных изломов цилиндрических образцов
при простых деформациях
2.1.1 Экспериментальная машина, образцы и методика испытаний
2.1.2 Результаты испытаний и типичные изломы
2.2 Анализ экспериментальных изломов компактных образцов
при сложном сопротивлении
2.2.1 Универсальная сервогидравлическая испытательная система, образцы и методика испытаний
2.2.2 Результаты испытаний и типичные изломы
2.3 Основные результаты и выводы по главе
3 Анализ поверхностного слоя, как источника двух механизмов
зарождения усталостных трещин
3.1 Обобщенные модели распределения остаточных напряжений по

толщине упрочненного слоя в объектах исследования
3.2 Остаточные напряжения как критериальные параметры оценки долговечности детали
3.3 Оценка качества поверхностного упрочнения деталей
3.4 Учет роста усталостной трещины в упрочненном поверхностном
слое при оценке сопротивления усталости детали
3.5 Основные результаты и выводы по главе
4 Анализ макрорельефа усталостных изломов цилиндрических и компактных образцов
4.1 Анализ макрорельефа усталостных изломов цилиндрических
образцов
4.1.1 Макроструктурный анализ рельефа излома цилиндрических образцов
4.1.1.1 Прогнозирование предела выносливости по первой макротрещине при простых деформациях
4.1.1.2 Связь теоретического коэффициента концентрации напряжений с геометрией поверхности разрушения при кручении
4.1.2 Макроструктурный анализ неоднородности линии фронта усталостной трещины
4.2 Анализ макрорельефа усталостных изломов компактных
образцов
4.2.1 Макроструктурный анализ рельефа излома и неоднородности линии фронта усталостной трещины
4.3 Волновые деформационные процессы
4.3.1 Волновые деформационные процессы при простых деформациях
4.3.2 Волновые деформационные процессы при сложном сопротивлении
4.4 Основные результаты и выводы по главе
5 Разработка методики количественной оценки кинетики медленного

роста усталостной трещины
5.1 Методика расчета периода роста усталостной трещины
5.2 Методика расчета скорости роста усталостной трещины и её графическое обобщение
5.3 Изменение энергии при продвижении трещины вглубь материала
5.4 Критериальный параметр безопасного повреждения детали
5.5 Основные результаты и выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

1.3 Волновые деформационные процессы в металлах
Первые предпосылки о волновых свойствах материи в 1924 году были выдвинуты французским физиком Луи де Бройль, которые в последствии стали называться «волны де Бройля» и легли в основу квантовой или волновой механики [8]. Н. Мотт, И. Снеддон в работе [64] описали основы квантовой теории твердых тел, положив тем самым её начало и применения.
Известно, что упругие волны в металле возникают, как правило, при ударном нагружении. При многоцикловом нагружении наличие упругих волн не оказывает влияние на интегральные динамические характеристики разрушения материала детали. Однако, для деталей из пластичных материалов причина формирования усталостного излома, характерного для хрупких материалов, не ясна. Кроме того, механизмы зарождения усталостных трещин с поверхности детали и под поверхностью, соответствующих напряжениям больше предела выносливости материала и меньше предела выносливости физически до конца не обоснованы и математически не описаны. Отсюда возникает вопрос: если при мгновенном нагружении детали, т.е. при ударе, имеют место волновые процессы, то почему они отсутствуют при многоцикловом нагружении, если деформации носят циклический характер при частоте 1,0 Гц и более? Так ли это на самом деле?
Многочисленные исследования микроструктуры усталостных исследований в период середины-конца прошлого столетия в нашей стране [12,55,81] показали в металле при медленном росте трещины даже в условиях статического растяжения наличие эффекта ротации пластических деформаций на острие трещины. К.Лейрд и К.Дж.Смит связали рост усталостной трещины с чередованием процессов «пластического затупления» и ее заострения [134].
В работе [114] отмечается, что «вдоль фронта трещины реализуется последовательно волнообразный характер передачи энергии от одной зоны к другой, с учетом вариации локальных пластических свойств». Естественно, что данные процессы происходят под действием напряжений того или иного вида