Михаил Матвеевич Гаденин
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Mikhail M. Gadenin
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Отмечено, что для большинства высоконагруженных агрегатов усталостное и длительное статическое повреждения развиваются в связи с повторными нагружениями с большими амплитудами напряжений и деформаций в упругой и упругопластической областях при ограниченном числе основных циклов и наложением на них с более высокими частотами динамических напряжений существенно меньшей величины. Это обусловливает наличие так называемых двухчастотных режимов нагружения. Показано, что в области повышенных и высоких температур, определяющих проявление температурно-временных эффектов в материале, существенными параметрами, от которых зависит процесс разрушения, становятся скорость и длительность деформирования. Эти параметры вводятся в базовое уравнение кривой усталости для определения долговечности через частоту и время нагружения. Результаты расчетно-экспериментальных исследований, выполненных на образцах из жаропрочного никелевого сплава при жестком режиме нагружения и высокой температуре, показали, что оценка прочности и долговечности в этом случае для одночастотного и двухчастотного режимов нагружения может быть выполнена на основе анализа деформационных параметров и диаграмм циклического упругопластического деформирования с использованием деформационно-кинетического критерия суммирования накапливаемых в материале повреждений. Экспериментально подтверждено наличие эффекта снижения долговечности при двухчастотном режиме нагружения и показана возможность оценки этого снижения на основе указанного критерия, а также по соответствующим зависимостям с введением в них параметров соотношений частот и амплитуд полной и накладываемой на основной процесс деформаций. Расчетные зависимости в рассматриваемом случае включают в себя данные, учитывающие температурные условия, частоту и длительность нагружения, что позволяет при оценке повреждения от низкочастотной и высокочастотной составляющих циклических деформаций учесть эффекты цикличности и времени нагружения, а также факторы наличия при таком нагружении переменного коэффициента асимметрии высокочастотных циклов двухчастотного режима в процессе высокотемпературного циклического упругопластического деформирования.
Fatigue and long static damages to the majority of high-loaded units develop under repeated stresses and strains of large amplitudes in elastic and elastoplastic regions at a low number of the main cycles and superimposition of dynamic stresses of significantly smaller value with higher frequencies which results in the so-called two-frequency modes of loading. It is shown that in the region of elevated and high temperatures, which determine the manifestation of temperature and time effects in the material, parameters of the rate and duration of deformation which enter the basic equation for determination of the fatigue life through the frequency and time of loading become the most significant parameters determining the fracture process. The results of theoretical and experimental study carried out on nickel superalloy specimens under a hard mode of loading and high temperatures have shown that estimation of the strength and fatigue life in this case for the single-frequency and two-frequency modes of loading can be performed on the basis of the analysis of strain parameters and diagrams of cyclic elastoplastic deformation using the deformation-kinetic criterion of summation of damages accumulated in the material. A decrease in the fatigue life under two-frequency mode of loading and the possibility of estimating it using the specified criterion and corresponding dependences with the introduction of the parameters of frequency/amplitude ratios of the strains (both full and that imposed on the main process) is experimentally proved. The calculated dependences include the parameters of temperature conditions, frequency and duration of loading which allows (when assessing damage from low-frequency and high-frequency components of cyclic strains) taking into account the effects of cyclicity and time of loading, as well as the existence of a variable coefficient of the asymmetry of high-frequency cycles of the two-frequency mode during high-temperature cyclic elastoplastic deformation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.