Прогнозирование ресурса элементов конструкций с учетом асимметрии цикла нагружения

• Автор: Кузьмин, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Глава 1. Современные методы оценки характеристик сопротивления усталости материалов
1.1 Контроль качества полуфабрикатов по критерию сопротивления усталости
1.2 Экспериментальное определение усталостных характеристик материала
1.3 Сравнительный анализ существующих подходов в учете асимметрии цикла нагружения
1.4 Стагистические теории усталостной прочности
1.4.1. Теория подобия усталостного разрушения
1.4.2. Учет микроструктуры материала в статистических теориях усталостного разрушения
1.4.3. Статистическая теория усталостного разрушения микроскопически неоднородной анизотропной среды
1.4.4. Статистическая теория рассеивания случайной координаты повреждения тела
1.4.5. Статистическая теория усталостной прочности пояикриетал-лического материала
1.5 Функция распределения микронапряжений
1.6 Сравнительный анализ уравнений диаграммы деформирования материала
Выводы
Глава 2. Расчет и построение кривой усталости элемента конструкции при симметричном цикле нагружения
2.1 Теоретическое обоснование уравнения диаграммы деформирования материала
2.2 Расчет функции распределения микронапряжений
2.3 Построение кривой усталости единичного зерна
2.4 Расчет кривой усталости детали по данным: статических испытаний и ограниченному усталостному эксперименту
Выводы
Глава 3. Оценка характеристик сопротивления усталости детали с учетом асимметрии цикла нагружения
3.1. Асимметричное нагружение единичного зерна
3.2. Асимметричное нагружение детали в целом
3.3. Примеры расчета диаграмм предельных амплитуд для различных материалов
3.4. Пример расчета диаграммы предельных амплитуд для болта из стали 40X112 VIА
Вывода
Общие выводы
Библиография
Предотвращение усталостного разрушения деталей машин становится все более актуальным. Это вызвано, во-первых, требованием снижения материалоемкости машин, выполнение которого связано с повышением уровня напряженности их деталей и в первую очередь вибрационной напряженности, во-вторых, - требованием увеличения ресурса машин, что приводит к большому количеству циклов переменных напряжений за срок их службы и к возрастанию влияния малых переменных нагрузок, которых трудно избежать в процессе эксплуатации, в-третьих, - расширением набора используемых в технике материалов, характеристики сопротивления усталостному разрушению которых, с учетом влияния технологии, изучены недостаточно. Поэтому знание достоверных характеристик сопротивления усталостному разрушению материалов имеет большое значение.
Усталость авиаконструкций имеет общие черты с усталостью деталей других машин, особенно транспортных средств, такие как:
- зависимость усталостной долговечности от многих факторов технологического и эксплуатационного характера;
- рассеяние усталостной долговечности;
- зависимость усталостной долговечности от знака постоянной компоненты — среднего напряжения.
Помимо перечисленных выше факторов, усталость авиаконструкций имеет ряд особенностей. Прежде всего, это высокая нагружен ность элементов силовой конструкции самолета, связанная с требованием высокой весовой эффективности, минимизации массы и максимальным использованием резервов прочности самолетостроительных материалов.
До настоящего времени основным источником информации об усталостных характеристиках материалов являлся усталостный эксперимент. В связи

которое в дальнейшем применяется для описания кривой частот напряжений, действующих на отдельные зерна. При этом был взят ряд кривых растяжения различных металлов и подвергнут соответствующей обработке для нахождения параметров уравнения кривой частот и сравнения рассчитанной кривой растяжения с экспериментальной, что показало возможность использования уравнения (1.5.1).
Согласно (1.5.3), (1.5.4) вероятность появления в материале т разрушенных микрообъемов (или зерен) в результате циклического нагружения будет:, в соответствии с принятым видом уравнения кривой частот [3], равна:
где: А, к - параметры кривой частот напряжений, г — 8 к /а, а= о - напряжение, действующее в материале.
Возможность образования трещины усталости находится в прямой зависимости от количества разрушенных микрообъемов, находящихся в непосредственной близости от фронта трещины и участвующих в ее формировании. Следовательно, для медианной кривой усталости, независимо от вида закона распределения долговечности, справедливо утверждение, что вероятность нахождения рядом п микрообъемов (или зерен), образующих усталостную трещину, равна [14]:
Таким образом, для медианной кривой усталости на основании формул (1.4.55), (1.4.56), (1.5.4) можно записать следующие выражения для определения параметров условия прочности: