Трещиностойкость и усталостная долговечность конструкций из слоистых материалов

• Автор: Гречухина, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ГЛАВА I. Некоторые проблемы механики усталостного разрушения
§ 1. Кинетика усталостных явлений
§2. Основные положения механики хрупкого разрушения
§3. Теоретические зависимости для описания скорости роста
усталостных трещин
ГЛАВА II. Обзор современных работ по усталостному разрушению
§1. Иерархия трещин в механике циклического разрушения
§2. Влияние начальной поврежденности и размера зерна на рост
усталостных трещин
§3. Влияние берегов трещины на эффект ее закрытия
при циклическом нагружении
§4. Оценка усталостной долговечности некоторых материалов
ГЛАВА III. Рост усталостных трещин (теория)
§1. Вывод зависимости для скорости роста усталостной трещины
§2. Мгновенная реакция
§3. Чистое последействие
§4. Общий случай
ГЛАВА IV. Рост усталостных трещин (экспериментальные работы)
§1. Влияние параметров циклического нагружения на скорость
роста усталостных трещин
§1.1. Влияние среднего напряжения и асимметрии цикла
§1.2. Влияние частоты циклов нагружения
§2. Влияние внешних условий на скорость роста
усталостной трещины
§2.1. Влияние температуры
§2.2. Влияние агрессивных сред
ГЛАВА V. Многослойные материалы с центральной трещиной
нормального разрыва
§ 1. Постановка задачи
§2. Решение краевой задачи
§3. Анализ решения. Коэффициент интенсивности напряжений
§4. Решение интегрального уравнения Фредгольма
второго рода
§5. Усталостная долговечность многослойных материалов
с центральной трещиной нормального разрыва
§5.1. Определение критической длины трещины
§5.2. Расчет долговечности многослойной конструкции
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА '
АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Проблема установления закономерностей развития трещин приобретает особую актуальность в связи с применением высокопрочных материалов, тенденцией современной техники к облегчению машин, изысканием резервов прочности материалов, выбором оптимальных технологических, процессов изготовления и упрочнения материалов, а также назначением оптимальных сроков службы и повышением надежности работы деталей.
Скорость роста усталостных трещин является важной характеристикой механических свойств. Ее использование позволит улучшить выбор материалов для различных назначений, решить многие вопросы, связанные с безопасной работой деталей, с одной стороны, и наиболее полным использованием их работоспособности с другой. Усталостная долговечность, а также соотношение между размером трещины и остаточной прочностью дают представление о живучести детали и косвенно о склонности поврежденной детали к хрупкому разрушению. Эти данные создают базу для решения вопросов диагностики технического состояния, назначения рациональной периодичности осмотра и прогнозирования остатка ресурса ответственных деталей, подверженных усталостным повреждениям.
Поиск в материаловедении идет в направлении изыскания материалов с большим сопротивлением развитию трещин, т.е. высокой циклической трещиностойкостью. Во многих случаях эти свойства не совпадают с высокими значениями прочности при статическом кратковременном нагружении.
Одной из основных задач современной механики деформируемого твердого тела является разработка и внедрение новейших методов оценки сопротивления разрушению. Учение о прочности представляет в настоящее время весьма обширную и разветвленную область знания. Механика разрушения как часть теории прочности занимается изучением причин и условий, приводящих к разрушению, и указывает пути их предотвращения.

Проведены испытания образцов из сплавов ЭИ617 и ЭИ698 на циклическую трещиностойкость. Кроме испытаний при термомеханическом нагружении были проведены испытания в изотермических условиях для ряда температур из диапазона термоцикла.
Выражение для коэффициентов интенсивности напряжений имеет вид:
К-ип “ ) 5 (2.4.1)
К щ = д/2 МОщ
где Н - эффективный модуль упругости, равный модулю упругости Е для условий плоского напряженного состояния и Е/(1-У2) - для условий плоской деформации; (7/, 677,67// - величины освобожденной упругой энергии.
Выполнен расчет величин КИН от механической составляющей нагружения Кл = К"есНф,у) для образца при нагружении его чистым круговым изгибом в плоскости ОХУ.
В общем случае величина Кск в зависимости от высоты поперечного сечения образца, глубины трещины и приложенного изгибающего момента определяется выражением
КТсЬ =%(Н)К?е*(В/Н)а? (2.4.2)
где К?ех - КИН при нагружении образца изгибающим моментом.
Были построены кинетические диаграммы усталостного разрушения для сплавов ЭИ698 и ЭИ617 при разных температурах для двух режимов испытаний в условиях термомеханического нагружения (рис. 11).