Прогнозирование кинетики малых усталостных трещин в никель-алюминиевых бронзах лопастей гребных винтов

• Автор: Починков, Роман Адольфович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новороссийск
• Количество страниц: 223 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
1. Усталостное разрушение поликристаллических
конструкционных материалов
1.1. Стадии усталостного разрушения поликристаллических конструкционных материалах
1.2. Анализ известных моделей усталостного разрушения поликристаллических материалов
1.2.1. Основные направления моделирования
1.2.2. Модели, использующие подходы механики рассеянных повреждений
1.2.3. Модели, использующие подходы механики усталостного разрушения
1.2.4. Модели, учитывающие динамику структурных дефектов
1.3. Анализ известных подходов к прогнозированию длительной прочности лопастей гребных винтов
1.4. Выводы по материалам проведенного анализа
2. Экспериментальное исследование прочностных характеристик сплава БрАЖН10
2.1. Экспериментальное оборудование и методы проведения испытаний
2.1.1. Испытательные машины, принцип действия и
технические характеристики
2.1.2. Экспериментальные образцы, технология изготовления
и подготовки
2.2. Химический состав и микроструктурные характеристики исследуемого сплава
2.3. Экспериментальное изучение статической прочности
исследуемого сплава
2.3.1. Механические свойства сплава в условиях одноосного
растяжения

2.3.2. Механические свойства сплава в условиях
осесимметричного кручения
2.4. Экспериментальное изучение циклической прочности исследуемого сплава
2.4.1. Механические свойства сплава в условиях одноосного растяжения (сжатия)
2.4.2. Механические свойства сплава в условиях осесимметричного кручения
2.4.3. Трещиностойкость сплава в условиях одноосного растяжения (сжатия)
2.4.4. Долговечность сплава в условиях кругового изгиба
2.5. Определение кинетических параметров развития усталостных трещин
3. Математическая модель протекания усталостного разрушения
в сплаве БрАЖШ
3.1. Базовые положения предлагаемой модели
3.2. Общий вид предлагаемой модели
3.3. Развитие усталостного разрушения в «критической плоскости сдвига»
3.4. Развитие усталостного разрушения в «критической плоскости отрыва»
3.5. Развитие усталостного разрушения в «плоскости перехода»
3.6. Моделирование влияния микроструктуры материала
3.7. Определение конечных соотношений предлагаемой модели
3.8. Определение положения плоскостей развития усталостного разрушения
3.9. Методика применения предлагаемой модели
3.10. Прогнозирование кинетики усталостных повреждений в сплаве БрАЖШ
4. Применение разработанной математической модели при прогнозировании длительной прочности лопастей гребных
винтов
4.1. Построение пространственных геометрических моделей
исследуемых судов

4.2. Гидродинамический анализ работы лопасти гребного винта в
потоке жидкости
4.2.1. Построение пространственных расчетных моделей взаимодействия потока жидкости с исследуемыми
судами
4.2.2. Численный расчет обработка результатов гидродинамического анализа
4.3. Анализ напряженно-деформированного состояния лопасти
гребного винта в потоке жидкости
4.3.1. Построение пространственных расчетных моделей нагружения лопастей гребных винтов
4.3.2. Численный расчет и обработка результатов
прочностного анализа
4.4. Прогнозирование кинетики усталостных повреждений в лопасти гребного винта в потоке жидкости
Заключение
Литература
Приложение П.1. Фазовый состав и кинетика структурных
превращений в сплаве БрАЖН10
Приложение П.2. Исследование микроструктуры сплава
БрАЖН10
Приложение П.З. Исследование статической прочности сплава
БрАЖН10
Приложение П.4. Исследование циклической прочности сплава
БрАЖШ
Приложение П.5. Геометрические особенности исследуемых судов
и их гребных винтов
Приложение П.6. Гидродинамический анализ работы гребного
винта в потоке жидкости за корпусом судна
Приложение П.7. Анализ НДС лопасти гребного винта в потоке
жидкости за корпусом судна
Приложение П.8. Акты о внедрении результатов исследования

где а с]-- циклический предел выносливости; п — нормативный коэффициент запаса циклической прочности:
п = А1 Л2 В, В2 С 5, 2, (1.42)
где А/ - коэффициент ответственности ГВ; Л2 - коэффициент надежности по материалу ГВ, определяющий стабильность его характеристик; В/ - коэффициент, учитывающий погрешности метода определения напряжений в лопасти ГВ; В2 - коэффициент, учитывающий технологические факторы при производстве и эксплуатации ГВ; С - коэффициент, учитывающий масштабные эффекты; 5) -коэффициент, учитывающий состояние поверхности лопасти ГВ; Б2 - коэффициент, учитывающий влияние остаточных напряжений на длительную прочность лопастей ГВ.
Однако, как показала практика применения «балочной теории», упрощения принятые в рамках данной теории, а также невозможность учета нормальных напряжений, связанных со стесненным кручением лопасти в ступице, зачастую приводили к серьезным погрешностям в расчетах. Кроме того, чрезмерная ограниченность метода не позволяла определять местную прочность лопастей ГВ, что особенно важно при оценке их долговечности в условиях циклически изменяющегося, усталостного нагружения.
Позже, в качестве альтернативы «балочной» теории, была предложена методика, основанная на представлении лопасти ГВ в виде изотропной пластины переменной толщины, жестко закрепленной на ступице [76]. Согласно данной методике контур пластины задавался в виде развертки поверхности лопасти ГВ на плоскость. Нагружение пластины осуществлялось поверхностной нагрузкой, нормальной к ее срединной поверхности. Применение подобной схемы, совместно с математическим аппаратом теории жестких пластин малого прогиба [77], позволило удовлетворительно оценить НДС широколопастных гребных винтов, а также, посредством выражения (1.41), дать оценку их прочности. Однако широкого распространения данная методика не получила в связи с развитием альтернативных методов, позволяющих более точно описать гео-