СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Отмечается, что значительная часть элементов машин и конструкций при эксплуатации наряду со стационарным усталостным нагружением подвержена совместному воздействию малоцикловой и многоцикловой усталости. Физическая природа разрушения в этих условиях зависит от соотношения параметров этих режимов и требует углубленного исследования. Преобладание в каждом конкретном случае одного из этих процессов и определяет характер накопления повреждений, приводящих к разрушению. При таких режимах с комбинацией предварительного циклического упругопластического деформирования и последующего усталостного нагружения процессу дальнейшего деформирования подвергается как бы «новый материал» с приобретенными после предварительной стадии нагружения новыми свойствами. Для последующей стадии нагружения эти новые свойства определяются уровнем уже накопленных ранее повреждений и структурными изменениями в материале. Поврежденность материала в этом случае рассматривается на основе известного положения о стадийности протекания пластической деформации в виде двух основных процессов — сдвигообразования, вызванного взаимодействием дислокаций, и деструктирования, определяемого нарушением сплошности металла. Выполненные на образцах из циклически упрочняющейся и циклически разупрочняющейся сталей экспериментальные исследования изменения долговечности при воздействии различных уровней предварительного упругопластического деформирования с варьированием числа циклов и амплитуд предварительной упругопластической деформации показали наличие дополнительных повреждений материала при такой комбинации режимов, которые приводят к изменению усталостной долговечности на последующей стадии основного многоциклового нагружения. Показано, что при наличии предварительных перегрузок имеет место корреляционная связь изменения усталостной долговечности с изменениями структурного состояния материала, которые вызваны накопленными повреждениями, причем такие изменения могут характеризоваться соотношением пластической и деструктивной деформаций в виде коэффициента добротности материала.

конструкционный материал, циклическое нагружение, усталость, комбинированные режимы нагружения, перегрузка, накопление повреждений, упругопластические деформации, структура материала, дислокации, деструкция

1. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение, 1993. — 364 с.

2. Степнов М. Н., Агамиров Л. В., Зинин А . В., Махутов Н. А., Гаденин М. М., Кузьмин А . Е. Научные школы. Прочность машин и конструкций при переменных нагрузках. — М.: МАТИ, 2001. — 216 с.

3. Махутов Н. А., Гаденин М. М., Москвнчев В. В. и др. Локальные критерии прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций. Серия «Исследования прочности, ресурса и безопасности летательных аппаратов». — Новосибирск: Наука, 2017. — 600 с.

4. Махутов Н. А., Рачук В. С , Гаденин М. М. и др. Прочность и ресурс ЖРД. Серия «Исследования напряжений и прочности ракетных двигателей» — М.: Наука, 2011. — 525 с.

5. Махутов Н. А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В двух частях. Ч. 1: Критерии прочности и ресурса. — Новосибирск: Наука, 2005. — 494 с.

6. Романов А. Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. — М.: Наука, 1988. — 278 с.

7. Романов А. М., Филимонова Н. И. Накопление повреждений при циклическом нагружении с учетом структурных и деформированных неоднородностей / Сборник материалов Международной научной конференции «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения». — Москва - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2018. —156 с.

8. Ровинский Б. М., Рыбакова Л. М. Напряжения, деформации и структурные изменения в техническом железе при циклической пластической деформации / Изв. АН СССР. Металлы. 1965. № 3. С. 101.

9. Гурьев А . В., Козуб В. В. К вопросу о влиянии предварительного циклического нагружения на интенсивность накопления усталостных повреждений в стали / Материаловедение и прочность материалов / Труды Волгоградского политехнического института. 1971. Т. 3.

10. Романов А. Н., Смирнова Л. Л., Меренкова Р. Ф. Влияние малоцикловых нагрузок на усталость конструкционных материалов / МиТОМ. 1979. № 4. С. 34.

11. Ровннскнй Б. М., Рыбакова Л. М., Меренкова Р. Ф. Диаграмма напряжений-деформаций и структурные изменения в металле при малоцикловой усталости / Доклады III совещания по механическим вопросам усталости. — М.: Наука, 1969. С. 41.

12. Рыбакова Л. М. Деструкция металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании / МиТОМ. 1980. № 8. С. 17.

13. Смирнова Л. Л., Лебединский С. Г. Влияние технологических перегрузок на ресурс фильтра авиационных гидросистем / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. 31 марта 2016. Ч. 1. — Смоленск, 2016. С. 71.

14. Лебединский С. Г., Смирнова Л. Л., Москвитин Г. В. Влияние растягивающих перегрузок на скорость роста усталостных трещин в сплавах АК4-1 и ВТЗ / Материалы XVIII Международного семинара, 24-2 5 июня 2011г. — Подольск: МГОУ, 2011.

15. Смирнова Л. Л. Скорость развития усталостных трещин в условиях перегрузок / Объединенный научный журнал. — М.: Агентство научной печати. 2013. № 3 - 4.

16. Степнов М. Н., Зинин А. В. Прогнозирование характеристик сопротивления усталости материалов и элементов конструкций. — М.: Инновационное машиностроение, 2016. — 392 с.

17. Махутов Н. А., Фролов К. В., Гаденин М. М. и др. Научные основы повышения малоцикловой прочности. — М.: Наука, 2006. — 623 с.