Damage and Life-Time Research of the Structures in Conditions of Singleand Two-Frequency Loading Modes Using Strain and Energy Approaches

Strain and energy fracture criteria under cyclic elastoplastic deformation are used to consider damage accumulation in conditions of single- and two-frequency loading modes. It is shown that change in the durability resulted from superposition of the high-frequency component of stresses (strains) on the basic process of low cycle loading can be determined by summation of fatigue damage components resulted from the basic and superimposed strains or by experimental determination of the coefficient reducing the destructive number of cycles which depends on the ratios of frequencies and amplitudes of interacting cyclic processes. With due regard for that, the components of damage from the impact of cyclic deformations correlate with the energy characteristics of the considered deformation processes, including the mechanical energy spent for deformation, thermal energy thus released and determined by recording changes in the temperature of self-heating of the material, and also the energy absorbed by the material prior to the fracture.

cyclic elastoplastic deformation, two-frequency modes, lifetime, damage, deformation criteria, self-heating of material, mechanical energy, thermal energy, absorbed energy, criteria-oriented energy balance, циклическое упругопластическое деформирование, двухчастотные режимы, долговечность, повреждение, деформационные критерии, саморазогрев материала, механическая энергия, тепловая энергия, поглощенная энергия, критериальный энергетический баланс

1. Махутов Н. А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2-х частях. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 1. 494 с.; Ч. 2. 610 с.

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

3. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно технические аспекты. Фундаментальные исследования проблем техногенной безопасности / Под общ. ред. Н. А. Махутова. - М.: МГОФ «Знание», 2013. - 576 с.

4. Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. - Киев: Наукова думка, 1981. - 344 с.

5. Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. - М.: Металлургия, 1975. - 456 с.

6. Романов А. Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. - М.: Наука, 1988.- 282 с.

7. Махутов Н. А., Рачук В. С., Гаденин М. М. и др. Прочность и ресурс ЖРД. - М.: Наука, 2011. - 525 с.

8. Махутов Н. А., Фролов К. В., Стекольников В. В. и др. Прочность и ресурс водо-водяных энергетических реакторов. - М.: Наука, 1988. -312 с.

9. Гаденин М. М. Особенности развития деформаций и накопления повреждений при двухчастотном малоцикловом нагружении и повышенных температурах / Машиноведение. 1976. № 1. С. 69 - 77.

10. Гаденин М. М. Изменение сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению в связи с двухчастотностью процесса нагружения / Тезисы докладов XIII научно-технической конференции «Проблемы надежности и долговечности элементов конструкций в машиностроении и стройиндустрии». - Свердловск: Свердловский областной Совет НТО, 1978. С. 5 - 6.

11. ПНАЭ Г-7-002-86. Правила и нормы в атомной энергетике. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 525 с.

12. Гаденин М. М. Оценка влияния режимов нагружения на условия достижения предельных состояний и назначение запасов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 10. С. 65 - 70.

13. Ястржембский А. С. Техническая термодинамика. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1953. - 544 с.

14. Трощенко В. Т., Фомичев П. А. Энергетический критерий усталостного разрушения / Проблемы прочности. 1993. № 1. С. 3 - 10.

15. Гаденин М. М., Романов А. Н. Метод экспериментального определения энергии статического и циклического упругопластического деформирования и разрушения / Заводская лаборатория. 1978. Т. 44. № 8. С. 997 - 1002.

16. Романов А. H., Гаденин М. М. Экспериментальное определение энергии статического и циклического упругопластического деформирования и разрушения конструкционных материалов / Проблемы прочности. 1979. № 11. С. 89 - 94.

17. Трощенко В. Т. Рассеянное усталостное повреждение металлов и сплавов. Сообщение 1. Неупругость, методы и результаты исследования / Проблемы прочности. 2005. № 4. С. 5 - 32.

18. Трощенко В. Т. Рассеянное усталостное повреждение металлов и сплавов. Сообщение 2. Взаимосвязь между усталостью и неупругостью / Проблемы прочности. 2005. № 5. С. 5 - 29.

19. Волков И. А., Ереев М. H., Коротких Ю. Г., Тарасов И. С. Модель поврежденной среды для оценки долговечности конструкций при совместном действии механизмов мало- и многоцикловой усталости / Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5. № 1. С. 54 - 60.

20. Гольденблат И. И. Нелинейные проблемы теории упругости. - М.: Наука, 1969. -336 с.

21. Гаф Дж. Г. Усталость металлов. - М.: ОНТИ-НКТП-СССР, 1935. -304 с.

22. Брдлик П. М., Кошмаров Ю. А., Леонтьев А. И. Теплопередача. - М.: Министерство высшего образования СССР, 1956. - 188 с.

23. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник / Под ред. Б. Е. Неймарка. - М.: Энергия, 1967. - 240 с.

24. Большухин М. А., Зверев Д. Л., Кайдалов В. Б., Коротких Ю. Г., Панов В. А., Пахомов В. А. Оценка долговечности конструкционных материалов при совместных процессах малоцикловой и многоцикловой усталости / Проблемы прочности и пластичности. 2010. Вып. 72. С. 28 - 35.