РАЗВИТИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТРЕЩИН В ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
Abstract
Проведено расчетно-экспериментальное исследование скорости развития поверхностных трещин при комбинированном циклическом нагружении. Объекты исследований - алюминиевые полые цилиндрические образцы с наружными несквозными полуэллиптическими поверхностными трещинами под действием растяжения, кручения и их комбинации. Приращения длины и глубины трещины измеряли с помощью оптического инструментального микроскопа и датчика раскрытия берегов трещины (COD). Для рассматриваемых конфигураций поверхностных трещин численно определены упругие и пластические параметры состояния в форме In-интеграла и пластического коэффициента интенсивности напряжений (КИН) как функций соотношения полуосей, безразмерной длины и глубины трещины. Установлены эффекты влияния вида нагружения и ориентации исходного поверхностного дефекта на развитие трещин для двух типов алюминиевых сплавов. Интерпретация скорости роста усталостных трещин представлена в терминах упругих и пластических КИН. Показаны преимущества использования пластического КИН в силу его чувствительности к комбинированному нагружению вследствие учета пластических свойств материала.
About the Authors
В. Шлянников
Казанский научный центр РАН
Russian Federation
Russian Federation
Р. Яруллин
Казанский научный центр РАН
Russian Federation
Russian Federation
И. Иштыряков
Казанский научный центр РАН
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Newman J. C., Raju I. S. An empirical stress-intensity factor equation for the surface crack / Eng. Fract. Mech. 1981. Vol. 15. N1-2. P. 185 - 192.
2. Carpinteri A., Brighenti R. Part-through cracks in round bars under cyclic combined axial and bending loading / Int. J. Fatigue. 1996. Vol. 18. N 1. P. 33 -39.
3. Yang F. P., Kuang Z. B., Shlyannikov V. N. Fatigue crack growth for straight-fronted edge crack in a round bar / Int. J. Fatigue. 2006. Vol. 28. P. 431 -437.
4. Citarella R., Lepore M., Slyannikov V., Yarullin R. Fatigue surface crack growth in cylindrical specimen under combined loading / Eng. Fract. Mech. 2014. Vol. 131. P. 439 - 453.
5. Shlyannikov V. N., Tumanov A. V. Characterization of crack tip stress fields in test specimens using mode mixity parameters / Int. J. Fract. 2014. Vol. 185. P. 49-76.
6. Shlyannikov V. N., Zakharov A. P. Multiaxial crack growth rate under variable T-stress / Eng. Fract. Mech. 2014. Vol. 123. P. 86 - 99.
7. Shlyannikov V. N., Tumanov A. V., Zakharov A. P. The mixed mode crack growth rate in cruciform specimens subject to biaxial loading / Theoret. Appl. Fract. Mech. 2014. Vol. 73. P. 68 - 81.
8. ANSYS Mechanical APDL Theory Reference Release 14.5 / ANSYS, Inc. Southpointe, 275 Technology Drive, CanonBurg, PA 2012.
9. Guo W. L. Elasto-plastic three dimensional crack border field-I / Eng. Fract. Mech. 1993. Vol. 46. P. 93 - 104.
10. Henry B. S., Luxmoore A. R. The stress triaxiality constraint and the Q-value as ductile fracture parameter / Eng. Fract. Mech. 1997. Vol. 55. P. 375 - 390.
11. Hutchinson J. W. Singular behaviour at the end of a tensile crack in a hardening material / Journ. Mech. Phys. Solids. 1968. Vol. 16. P. 13-31.
12. Shlyannikov V. N., Tumanov A. V., Boychenko N. V., Fernandez-Canteli A. The elastic and plastic constraint parameters for three-dimensional problems / Eng. Fract. Mech. 2014. Vol. 127. P. 86 - 93.
13. Matvienko Yu. G The Effect of the Non-singular Г-stress components on crack tip plastic zone under mode I loading / Procedia Materials Science. 2014. Vol. 3. P. 141 - 146.
14. Zhao J., Guo W., She C. The in-plane and out-of-plane stress constraint factors and K-T-Tz description of stress field near border of semi-elliptical surface crack / Int. J. Fatigue. 2007. Vol. 29. P. 435 - 443.
15. Hebel J., Hohe J., Friedmann V., Siegele D. Experimental and numerical analysis of in-plane and out-of-plane crack tip constraint characterization by secondary fracture parameters / Int. J. Fract. 2007. Vol. 146. P. 173 - 188.
Review
For citations:
, , . Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2016;82(8):47-54. (In Russ.)
Views:
310
Email this article 