Кинетика показателя циклического упрочнения материала в связи с формой циклов высокотемпературного малоциклового нагружения

Результаты экспериментальных и расчетных исследований кинетики напряжений, деформаций и свойств материалов являются основой для разработки и применения критериев циклического разрушения, а также для проведения уточненных расчетов элементов конструкций на малоцикловую прочность. Различные эксплуатационные режимы, в том числе формы циклов нагружения, влияющие на характеристики упрочнения или разупрочнения материала, учитываются путем установления закономерностей изменения базовых параметров уравнений состояния, описывающих кинетику локальных циклических упругопластических деформаций в зависимости от параметров циклов нагружения. При этом связь между напряжениями и деформациями при циклическом нагружении за пределами упругости характеризуется диаграммами циклического упругопластического деформирования по параметру числа полуциклов (циклов) нагружения. Для описания диаграмм циклического деформирования за пределами упругости наибольшее распространение получила их степенная аппроксимация, ключевым параметром которой является модуль циклического упрочнения — показатель степени степенной зависимости между относительными величинами циклических напряжений и деформаций в цикле. Для выбора базовых параметров уравнений состояния исходными данными наряду с характеристиками напряженно-деформированных состояний являются механические свойства материалов, получаемые при их кратковременных и длительных статических и циклических испытаниях. Установленные закономерности изменения показателя циклического упрочнения позволяют связать его с формами циклов нагружения, а также с эффектами как упрочнения, так и разупрочнения материала вследствие действия высокочастотной деформации при двухчастотном режиме нагружения.

1. Напряженно-деформированные состояния ЖРД (Серия «Исследования напряжений и прочности ракетных двигателей»). — М.: Наука, 2013. — 646 с.

2. Локальные критерии прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций (Серия «Исследования прочности, ресурса и безопасности летательных аппаратов»). — Новосибирск: Наука, 2017. — 600 с.

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

4. Прикладные задачи конструкционной прочности и механики разрушения технических систем / Отв. ред. В. В. Москвичев. — Новосибирск: Наука, 2021. — 796 с. DOI: 10.7868/978-5-02-038832-1

5. Исследования и обоснование прочности и безопасности машин / Под ред. Н. А. Махутова, Ю. Г. Матвиенко, А. Н. Романова. К 300-летию Российской академии наук, 85-летию Института машиноведения РАН. — М.: МГОФ «Знание», 2023. — 832 с.

6. Москвичев В. В. Основы конструкционной прочности технических систем и инженерных сооружений. — Новосибирск: Наука, 2002. — 106 с.

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

8. Romanov A. N. The kinetic of the true stress at low-cycle loading / J. Phys. Conf. Ser. VIII International Conference «Deformation and Fracture of Materials and Nanomaterials». 2020. P. 012048. DOI: 10.1088/1742-6596/1431/1/012048

9. Multiscale Solid Mechanics. Strength, Durability, and Dynamics / Altenbach H., Eremeyev V. A., Igumnov L. A., Eds. — Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2021. — 499 p. DOI: 10.1007/978-3-030-54928-2

10. Romanov A. N. Damage accumulation and limit states under the low- cycle loading of structural softening steel / Eng. Failure Anal. 2022. Vol. 142. P. 106836. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2022.106836

11. Махутов Н. А., Европин С. В., Чернявский А. О., Чернявский О. Ф. Анализ напряженно-деформированного и предельного состояния конструкций при повторных неизотермических нагружениях / Проблемы машиностроения и автоматизации. 2017. 1 1. С. 112 – 118.

12. Makhutov N. A., Gadolina I. V. Effect of a stress cycle waveform on the life at cyclic loading / Russ. Metallurgy (Metally). 2024. No. 2. P. 285 – 288. DOI: 10.1134/s0036029524700551

13. Москвитин В. В. Циклические нагружения элементов конструкций. — М.: URSS, 2021. — 344 с.

14. Худякова А. Д., Серветник А. Н., Волков М. Е., Полянский С. Б. Циклическое поведение жаропрочных никелевых сплавов ЭП741НП и ЭИ698ВД при жестком нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. 1 4. С. 50 – 62. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-4-50-62

15. Cherniavsky A. O., Cherniavsky O. F. A change in the deformation mechanism with a monotonous change of the load parameter / Int. J. Pressure Vessels Piping. 2020. Vol. 188. P. 104192. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2020.104192

16. 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. Т. 86. 1 12. С. 46 – 53. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-12-46-53

17. Zinin A. V., Sintsova E. V., Bolotnikov B. I. Steel fatigue under non-stationary cyclic loading with low cycle overloads / Proc. Struct. Integrity. 15th International Conference on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures. 2022. P. 470 – 476. DOI: 10.1016/j.prostr.2022.04.064

18. Гаденин М. М. Исследование влияния соотношения амплитуд деформаций при двухчастотном циклическом нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. No 12. С. 50 – 56. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-12-50-60

19. 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. Ч. I. С. 64 – 71. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-64-71