Николай Андреевич Махутов
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Nikolay A. Makhutov
4, Maly Kharitonievskii per., Moscow, 101990
Михаил Матвеевич Гаденин
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Mikhail M. Gadenin
4, Maly Kharitonievskii per., Moscow, 101990
Отмечено, что материалы на металлической, неметаллической, композитной основе при нагружении статической и циклической нагрузкой обладают индивидуальной диаграммой деформирования, связывающей напряжения и деформации. Эти диаграммы получают при стандартных испытаниях на растяжение, сжатие, кручение или изгиб лабораторных образцов с регистрацией в процессе нагружения усилий и деформаций их рабочих частей. Диаграмма при однократном статическом деформировании в координатах напряжение — деформация в этом случае охватывает как область упругих деформаций, так и участок упругопластического деформирования, когда происходит локализация деформаций в шейке нагружаемого образца вплоть до момента его разрушения при критическом уровне напряжений. Показано, что для описания диаграмм деформирования широко применяют линейную, дробно-линейную и степенную аппроксимации регистрируемой кривой деформирования. Прямые эксперименты, теория дислокаций и статистическая теория прочности подтверждают приоритетную возможность степенной аппроксимации рассматриваемых диаграмм. При этом для всех конструкционных материалов обобщенная диаграмма деформирования в относительных координатах описывается единым степенным уравнением с индивидуальным показателем упрочнения, который определяется экспериментально или расчетом по зависимостям, связывающим данные о модуле упругости материала, его пределах текучести, прочности и предельной пластичности. Диаграммы циклического упругопластического деформирования в виде петель пластического гистерезиса регистрируют по аналогии с диаграммами статического растяжения с осями напряжение — деформация в условных и истинных относительных величинах. Обобщенные диаграммы деформирования при однократном статическом и циклическом нагружениях являются научной основой построения обобщенной кривой усталости на основе деформационного критерия разрушения для широкого диапазона числа циклов до разрушения. Эффективное решение проблем прочности и ресурса для наиболее сложных инженерных объектов типа атомных реакторов, летательных аппаратов и ракетно-космических систем может быть достигнуто путем введения в рассмотрение и соответствующие расчеты обобщенных диаграмм деформирования и разрушения. Их значение будет особенно возрастать при проектировании и реализации новых уникальных наукоемких объектов.
Individual deformation diagrams of all materials on metal, non-metal, or composite base under static and cyclic load link stresses and strains. These diagrams are obtained in standard tensile, compression, torsion or bending tests of laboratory samples with the registration of forces and deformations of their working parts upon loading. The diagram for a single static deformation in the stress-strain coordinates in this case covers both the region of elastic deformations and the region of elastic-plastic deformation, when deformations are localized in the neck of the loaded sample up to the moment of its destruction at a critical stress level. It is shown that linear, fractional-linear and power approximation of the obtained deformation curve are widely used in the description of the obtained deformation diagrams. Direct experiments, the theory of dislocations and the statistical theory of strength confirm the priority of power approximation of considered diagrams. At the same time for all construction materials the generalized deformation diagram in relative coordinates is described by a single power equation with the individual hardening parameter which is determined experimentally or theoretically using the dependences linking data on the module of elasticity, yield stresses, strength, and ultimate plasticity of the material. Diagrams of a cyclic elastoplastic deformation in the form of loops of plastic hysteresis are recorded by analogy with static tension diagrams with «stress – strain» axes of in conditional and true relative values. The generalized deformation diagrams for a single static and cyclic loading form a scientific basis for construction of the generalized fatigue curve on the basis of deformation fracture criterion for a wide range of cycles to failure. An effective solution to the problems of strength and service life for the most complex engineering objects such as nuclear reactors, aircraft, rocket and space systems can be achieved through introduction of generalized deformation and fracture diagrams into consideration and corresponding calculations. Their significance will especially increase in the design and implementation of new unique science-intensive facilities.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.