Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Механика деформируемого твердого тела

Диссертационная работа:

Ивахненко Виталий Васильевич. Влияние асимметрии цикла напряжений на деформирование и разрушение стали 15х2НМФА и сплава ВТ9 при малоцикловом нагружении : ил РГБ ОД 61:85-5/1769

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
ЕВВДЕНИЕ 5"

Глава I. АНАЛИЗ ОБЩИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

(Обзор) Л 9

I.I. Влияние режима яагружения и циклических свойств

металлов на характер разрушения М

1.2» Некоторые закономерности циклической ползучести \&

  1. Закономерности перехода от квазистатического разрушения к усталостному Н

  2. Влияние асимметрии цикла напряжений на характеристики сопротивления металлов деформированию и раз-

рушению 30

1.5. Критерии предельного состояния и расчетные ме
тоды оценки долговечности металлов 39

1.6. Выводы и постановка задачи исследования 43

Глава 2. МЕТОДИКА ИСОВДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ

МАТЕРИАЛОВ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ Я

2.1, Обоснование выбора материалов и режимов нагру-

ЖеНИЯ..... 47

2.2. Методика исследования прочности и пластичности
материалов. 45

  1. Конструкции установок 49

  2. Методика испытания материалов при повышенных температурах 5$

  3. Методика испытания материалов при трапецеидальном цикле нагружения 60

Стр.

2.2.4. Конструкция образцов 65

2.3. Методика статистической обработки эксперименталь
ных данных Ю

ВЫВОДЫ 73

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ АСИММЕТРИИ ЦИКЛА
НАПРЯЖЕНИЙ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ СТАЛИ
І5Х2ЙМЗД И СПЛАВА ВТ9 14

  1. Циклическая прочность и долговечность.... 11

  2. Циклические деформации

  1. Циклическая ползучесть .... 88

  2. Предельная пластическая деформация при квазистатическом и усталостном разрушениях 37

3.3. Критический размер усталостной трещины сплава

ВТ9 М

3.4. Влияние температуры и формы цикла нагружения на
характеристики сопротивления малоцикловой усталости.. Ш
3.4.1. Результаты испытаний сплавов при повышенных

температурах. **9

3.4.2* Результаты испытаний сплава ВТ9 при трапецои-
дальном цикле нагружения

3.5. Прогнозирование долговечности сплавов при знако
переменном малоцикловом нагружении І53

ВЫВОДЫ т

Глава 4. ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССА ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ С ПРО
ЦЕССОМ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ ^

4.1* Влияние асимметрии цикла напряжений на законо
мерности циклического упругопластического деформиро
вания 445

Стр.

4.2. Влияние асимметрии цикла напряжений и истории

деформирования на закономерности квазистатического

и малоциклового усталостного разрушения сплавов..... fi

4.3. Взаимосвязь предельных характеристик сплавов... 16І
ВЫВОДЫ W5

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ '67

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

s **

Введение к работе:

За время эксплуатации корпуса паровых котлов и атомных реакторов, корпуса судов, турбомашини и т.п. воспринимают циклические нагрузки, вызывающие в наиболее нагруженных деталях или узлах упругопластическое деформирование, в результате чего в локальных объемах материала напряжения достигают или превышают предел текучести. Число таких циклических нагрузок, обсуловленных в основном изменением режимов работы, за весь период службы конст-рукций колеблется обычно в диапазоне от 10 до 10й циклов.

Опыт эксплуатации показывает, что при малоцикловом нагруже-нии разрушение элементов конструкций происходит в результате исчерпания предельной пластичности материала (квазистатическое разрушение) или в результате развития усталостной трещины (усталостное разрушение). Интенсивность накопления квазистатического повреждения и достижение предельного состояния определяются процессом циклической ползучести.

Учитывая, что в последнее время непрерывно происходит повышение рабочих параметров энергетического, химического, транспортного и др. видов оборудования, максимальное использование прочностных свойств материалов, при научно-обоснованном выборе коэффициента запаса прочности, приобретает важное практическое и научное значение. Естественно, при этом возрастают требования к точности и надежности методов расчета на прочность и долговечность конструкций.

В работах советских и зарубежных авторов дан теоретический анализ результатов экспериментального исследования закономерностей малоцикловой усталости при различных режимах и условиях на-гружения. В то же время вопросы, связанные с процессом цикли-

ческой ползучести,при знакопеременном нагружении изучены недостаточно полно.

При малоцикловом нагружении, в основном, имеются экспериментальные данные для отнулевого цикла растяжения. Поэтому назрел вопрос о систематическом исследовании влияния асимметрии цикла напряжений на закономерности деформирования и разрушения металлов и сплавов при малоцикловом нагружении» В первую очередь, это относится к установлению влияния циклической ползучести на циклическую прочность, долговечность и предельную пластичность при различных соотношениях растягивающих и сжимающих напряжений в цикле, моделирующих реальные условия эксплуатации конструкций.. Недостаточно полно рассмотрены вопросы, связанные с переходом квазистатического разрушения к усталостному.

В настоящей работе приведены результаты экспериментального исследования влияния асимметрии цикла напряжений на развитие процессов ползучести и на характер разрушения конструкционных материалов в условиях малоциклового нагружения.

В качестве материала исследования выбраны титановый сплав ВТ9, и сталь І5Х2НША, широко используемые в машиностроении.

Изучение влияния асимметрии цикла напряжений, в соответствии с поставленной задачей, включает:

проведение испытаний при малоцикловом нагружении стали І5Х2НША и сплава ВТ9 с записью диаграмм циклического деформирования при различных коэффициентах асимметрии цикла;

анализ закономерностей и особенностей деформирования при квазистатическом и усталостном разрушении, в частности, интенсивности накопления пластических деформаций, предельной пластичности" и критическогрразмераусталостной трещины;

анализ взаимосвязи кинетики накопления односторонних пластических деформаций и циклической прочности, долговечности л вида разрушения стали І5Х2НША и сплава ВТ9 ;

изучение влияния температуры испытания и формы цикла нагру-жения на основные закономерности деформирования и разрушения ис -следованных материалов при различных асимметриях цикла напряжений;

оценку применимости известных расчетных зависимостей, основанных на учете процесса циклической ползучести для прогнозирования долговечности при знакопеременном нагрукении.

Обобщение большого объема экспериментальных результатов по исследованию влияния асимметрии цикла напряжений на деформирование и разрушение стали І5Х2НМФА и сплава ВТ9 позволило установить взаимосвязь этих процессов, которая состоит в том, что при уменьшении асимметрии цикла напрякений от 0 до -I скорость установив -шейся ползучести существенно возрастает. Эффект возрастания ско -рости установившейся ползучести может быть объяснен различным сопротивлением материала упругопластическим деформациям в полуциклах растяжения и сжатия вследствии изменения циклического предела текучести. Таким образом исчерпание предельной пластичности по числу циклов нагружения произойдет раньше при симметричном цикле нагру-жения,чем при отнулевом цикле растяжения.

При этом, что особенно важно, асимметрия цикла напряжений также как и максимальное напряжение цикла ((5 max), режим нагружения (жесткий или мягкий) и т.п. является одним из основных эксплуатационных факторов, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации конструкций.

На защиту выносятся:

г- экспериментально обоснованный вывод о взаимосвязи интенсив-

- t -

ности циклической ползучести с прочностью и долговечностью сплавов в условиях мало циклового нагружения при различных асимметриях цикла напряжении ;

- влияние процесса циклической ползучести на закономерности ' квазистатического и мало циклов ого усталостного разрушения.

Полученные результаты по исследованию прочности сплава ВТ9 и сталії І5Х2ШФА в условиях малоциклового нагруКения внедрены на КМЗ (г.Куйбышев) и ВДИЙШАШ (г.Москва).

Представленные результаты исследования сопротивления материалов малоцикловому разрушению при различных асимметриях цикла напряжении с учетом реальных условий эксплуатации позволили оценить эквивалентность режимов нагружения по отношению к отнулевому циклу растяжения, что представляет практический интерес для конструкторов газотурбинных двигателей и позволяет более обосновано обеспечить надежность и долговечность эксплуатации сосудов высокого давления. Общий экономический эффект от использования результатов исследования сплава БТ9 и стали І5Х2ІША. составил 125 тысяч рублей.

Основные результаты выполненной работы нашли отражение в следующих публикациях [8,9,22,23,24,45,63,64,75,84] .

Диссертационная работа выполнена в отделе усталости и термоусталости материалов Института проблем прочности АН УССР.

Автор выражает благодарность и признательность научному руководителю академику АН УССР Трощенко Валерию Трофимовичу.

Подобные работы
Овчинников Сергей Константинович
Влияние истории термомеханического нагружения на обратимое формоизменение образцов из эквиатомного никелида титана
Полоник Марина Васильевна
Остаточные напряжения у одиночных каверн в упругопластических телах и их влияние на повторное нагружение
Кузнецова Елена Владимировна
Остаточные напряжения и технологическая прочность осесимметричных металлоизделий, полученных пластическим деформированием
Дудкин Сергей Александрович
Феноменологические стохастические модели энергетического типа в условиях неупругого реологического деформирования и разрушения материалов
Гаришин Олег Константинович
Структурное моделирование процессов деформирования и разрушения дисперсно наполненных эластомерных композитов
Миклашевич Игорь Александрович
Влияние структурной неоднородности на процессы стохастизации и регуляризации процессов деформирования и разрушения твердых сред
Ченцов Александр Викторович
Разработка дискретно-континуальных моделей деформирования и разрушения наноматериалов
Нехаева Ольга Валентиновна
Численное моделирование процессов необратимого динамического деформирования и разрушения повреждаемых сред и конструкций
Герасимов Михаил Юрьевич
Деформирование и разрушение алюминиевого сплава при механическом нагружении и локальном плазменном воздействии
Орлов Юрий Николаевич
Исследование процессов высокоскоростного деформирования и разрушения комбинированных ударников

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net