Николай Андреевич Махутов
119334, Москва, ул. Бардина, д. 4
4 ul. Bardina, Moscow, 119334
Иван Васильевич Макаренко
119334, Москва, ул. Бардина, д. 4
4 ul. Bardina, Moscow, 119334
Леонид Васильевич Макаренко
119334, Москва, ул. Бардина, д. 4
4 ul. Bardina, Moscow, 119334
Живучесть, ресурс и безопасность эксплуатации конструкций определяются степенью их повреждаемости, которая преобладающим образом регламентируется наличием и развитием в материале дефектов типа трещин. На основе расчетно-экспериментальных данных и численных решений предложены кинетические зависимости развития поверхностных разноориентированных полуэллиптических трещин с учетом анизотропии свойств материала. Получены результаты, необходимые для исследований задач кинематики нелинейной механики сплошной анизотропной среды. Предложены уточняющие параметрические уравнения состояния упругопластической деформационной анизотропии. Приведены функциональные зависимости параметров кинетических диаграмм малоциклового разрушения от механических свойств материала для широкого класса сварных соединений аустенитных нержавеющих циклически стабильных сталей типа 12Х18Н10Т. Исследованы процессы развития наклонных поверхностных полуэллиптических трещин в континуумах сварных соединений при нелинейных граничных условиях нагружения. Проведены расчетно-экспериментальные и численные исследования напряженно-деформированного состояния в окрестности контура как стационарных, так и растущих поверхностных полуэллиптических произвольно ориентированных в пространстве трещин при упругопластическом номинальном циклическом нагружении с учетом анизотропии свойств материала. Получено функциональное распределение параметра неоднородности механических свойств материала, влияющего на накопление локальных пластических деформаций и на направление развития упругопластического разрушения, представленное в виде кинетического уравнения нелинейной механики разрушения. На основе сравнения экспериментальных результатов и численных расчетов напряженно-деформированного состояния по контуру исследуемых трещин при нелинейных краевых условиях нагружения показано хорошее согласование интенсивностей относительных упругопластических деформаций в их поверхностных точках с учетом деформационной анизотропии. Расчеты на сопротивление упругопластическому разрушению элементов ответственного оборудования с учетом рассматриваемых факторов нелинейной механики разрушения и неоднородности свойств позволят повысить точность оценки их прочности, эксплуатационных ресурсов и живучести.
Survivability, service life and operational safety of the engineering structures are determined by their damage rate which is mainly regulated by the presence and development of the crack-like defects in the material. Kinetic dependences describing the development of multidirectional semi-elliptic surface cracks with allowance for the anisotropy of the material properties are proposed proceeding from experimental data and numerical solutions. The obtained results are required in studying kinematic problems in nonlinear mechanics of a continuous anisotropic medium. Refining parametric equations for elastoplastic deformation anisotropy are proposed. Functional dependences of the parameters of the kinetic diagrams of low-cycle fracture on the mechanical properties of the material are presented for a wide class of welded joints of austenite stainless cyclically stable steels (12Kh18N10T). The processes of developing inclined semi-elliptic surface cracks in the continuums of welded joints under non-linear boundary loading conditions are studied. We have carried out combined computational, experimental and numerical studies of the stress-strain state in the vicinity of the contour of stationary and growing surface semi-elliptic cracks randomly oriented in space under elastoplastic nominal cyclic loading taking into account the anisotropy of the material properties. The functional distribution of the inhomogeneity parameter of the mechanical properties of the material, which affects accumulation of the local plastic strains and direction of developing the elastoplastic fracture is obtained and presented in the form of the kinetic equation of nonlinear fracture mechanics. Comparison of the experimental results and numerical calculations of the stress-strain state along the contour of the cracks under study in nonlinear boundary loading conditions revealed a good agreement between the intensities of relative elastoplastic deformations at their surface points with allowance for the deformation anisotropy. Calculations of the elastoplastic fracture resistance of the critical elements of the equipment with allowance for considered factors of nonlinear fracture mechanics and heterogeneity of the properties can improve the accuracy of evaluation of their strength, service life and survivability.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.