Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Особенности кинетики диаграмм циклического упругопластического деформирования при наличии в циклах выдержек и наложении на них переменных напряжений

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-12-46-53

Полный текст:

Аннотация

Цель исследований — установление закономерностей изменения циклических деформаций и связанных с ними диаграмм деформирования в связи с включением в режимы нагружения временных выдержек и наложением на них дополнительных переменных напряжений. По результатам анализа полученных экспериментальных данных о кинетике диаграмм циклического упругопластического деформирования и их параметрах показано, что при названных режимах нагружения, в отличие от равного по напряжениям регулярного циклического нагружения, имеет место развитие дополнительных деформаций статической и динамической ползучести. Данные выполненных исследований особенно актуальны для оценок циклической прочности уникальных экстремально нагруженных объектов техники, включая атомное энергетическое оборудование, агрегаты авиационных и космических систем и др. Эксперименты проведены на образцах из аустенитной нержавеющей стали в условиях малоциклового нагружения и высокой температуры испытаний. Возникающие при таких режимах нагружения деформации статической и динамической ползучести в значительной степени обусловливают увеличение размахов циклической пластической деформации в каждом цикле нагружения, а также стимулируют рост размахов упругопластической деформации от активного циклического деформирования. При этом наличие выдержек на экстремумах напряжений в циклах без наложения на них дополнительных переменных напряжений в наибольшей степени влияет на рост размахов пластической деформации в циклах. Наложение дополнительных переменных напряжений на выдержки также обусловливает развитие деформаций ползучести, но их рост оказывается несколько меньше, чем при наличии выдержек без наложения напряжений. Наложение высокочастотных динамических напряжений еще в большей степени уменьшает величины деформаций ползучести. Полученные в экспериментах диаграммы циклического деформирования аппроксимированы степенными зависимостями с описанием их кинетики по числу циклов нагружения через соответствующие температурно-временные функции. Показано, что фактор увеличения циклической пластической деформации при формах цикла с выдержками и наложением на них дополнительных переменных напряжений обусловливает снижение малоцикловой долговечности в сравнении с равным по амплитудам напряжений регулярным нагружением без выдержек, причем тем в большей степени, чем выше значения деформации статической и динамической ползучести. Этот результат получен благодаря экспериментальным исследованиям, а также данным анализа условий накопления повреждений при рассмотренных формах цикла нагружения с использованием деформационного критерия достижения предельного состояния, приводящего к разрушению.

Об авторе

М. М. Гаденин
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова Российской академии наук
Россия

Михаил Матвеевич Гаденин

Москва, 101990, Малый Харитоньевский пер., д. 4



Список литературы

1. Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 528 с.

2. Romanov A. N., Filimonova N. I., Nesterenko G. I. Damage accumulation under variable loading of cyclically hardening material at the stages of formation and development of cracks / J. Machin. Manufact. Reliability. 2018. Vol. 47. N 5. P. 414 – 419. DOI: 10.3103/S1052618818050102.

3. Makhutov N. A., Gadenin M. M. Integrated Assesment of the Durability, Resources, Survivability, and Safety of Machinery Loaded under Complex Conditions / J. Machin. Manufact. Reliability. 2020. N 4. Vol. 49. P. 292 – 300. DOI: 10.3103/S1052618820040093.

4. Matvienko Y., Pisarev V., Eleonsky S. Effect of low-cycle fatigue on fracture mechanics parameters according to speckle interferometry / Eng. Failure Anal. 2019. Vol. 106. P. 104175. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.104175.

5. Матюнин В. М., Орахелашвили Б. М., Марченков А. Ю., Казанцев А. Г., Кахадзе М. Ж., Соин К. А. Статическая, динамическая и циклическая прочность металла шпилек крупных гидроагрегатов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. ¹ 9. С. 59 – 66.

6. Cherniavsky O., Rebiakov Y., Cherniavsky A. Properties of steels and chromium-nickel alloys under low-cycle combined deformation / Int. J. Fatigue. 2017. Vol. 103. P. 415 – 418. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2017.06.025.

7. Москвичев В. В., Чабан Е. А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в условиях аварийных ситуаций / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2016. ¹ 5. С. 3 – 15.

8. Gadenin M. M. Estimation of the Effect of Loading Modes on the Conditions of Attainment of Marginal States and Resource Assignment / Inorg. Mater. 2014. Vol. 50. N 15. P. 1537 – 1542. DOI: 10.1134/S0020168514150035.

9. Makhutov N. A., Gadenin M. M. Fatigue Resistance at Variation of Temperature-Time Factors / Int. J. Fracture. 2008. N 1 – 2(150). P. 105 – 127.

10. Romanov A. N., Filimonova N. I. Dformation resistance and damage accumulation of unstable structural material under cyclic elastoplastic deformation / J. Machin. Manufact. Reliability. 2019. Vol. 48. N 5. P. 440 – 445. DOI: 10.3103/S1052618819050108.

11. Makhutov N., Romanov A., Gadenin M. High temperature low-cycle fatigue resistance under superimposed stresses at two frequencies / Fatigue Eng. Mater. Struct. Vol. 1. N 3. P. 281 – 285 (1979).

12. Samoilov S. P., Cherniavsky A. O. Creep and long-term strength of molybdenum alloy / Mater. Sci. Forum. 2016. Vol. 843. P. 28 – 33. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.843.28.

13. Gadenin M. M. Study on Damaging and Fatigue Life of Constructions under Single- and Two-Frequency Loading Modes Based on Deformational and Energy Approaches / Inorg. Mater. 2018. Vol. 54. N 15. P. 1543 – 1550. DOI: 10.1134/S0020168518150049.

14. Гаденин М. М. Исследование влияния соотношения амплитуд деформаций при двухчастотном циклическом нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 81. № 12. С. 50 – 60. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-12-50-60.

15. Гаденин М. М. Расчетно-экспериментальная оценка роли соотношения частот в изменении долговечности при двухчастотных режимах деформирования / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. ¹ 1. С. 64 – 71. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-64-71.


Для цитирования:


Гаденин М.М. Особенности кинетики диаграмм циклического упругопластического деформирования при наличии в циклах выдержек и наложении на них переменных напряжений. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(12):46-53. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-12-46-53

For citation:


Gadenin M.M. Features of the kinetics of cyclic elastoplastic deformation diagrams at dwells in cycles and superimposition of variable stresses on them. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(12):46-53. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-12-46-53

Просмотров: 92


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)