Малоциклова втома матерiалiв та елементiв конструкцiй при складному напруженому станi тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

,-. г л -

о

Ки!вський пол1техн1чний 1 нетитут

На правах рукопису УДК Б39. 432: 620. 173.3

Пономаренко Тимоф1й Борисович.

МАЛОПЩЛОВА ВТОМА МАТЕР 1 АЛ IВ ТА ЕЛЕМИШВ КОНСТРУКЦ1Й ПРИ СКЛАДНОМУ НАПРУЖВНОМУ СТАН!

Спец1альн1сть : 01.08.06 - динаЫка, м!цн1сть машин,

прилад1в та апаратури.

АВТОРЕТСРАТ дисертацИ на здобуття вченого ступени кандидата техн!чних наук.

/

КИ!В - 1994

«

Робота виконана у Китвському пол!техн1чному 1нститут1.

Науковий кер!вник: доктор техн1чних наук, професор Ыожаровський Н.С.

Науковий консультант: доктор техн!чних наук, БобирМ.1.

0ф!ц1йн1 опоненти: доктор техн1чних наук, професор, Стрижало В.А.

кандидат техн1чних наук, старший наук. сп1вроб1тник 1гнатович С,Р.

Пров1дна установа - АНТК "Антонов"

Захист дисертац11 в1дбудеться "у?./" J2JL—1994 р. о /1 годин! на зас1данн! спец1ал1зовано1 Ради 068.14.04. КиТвського пол1техн1чного 1нституту. (252056, Ки!в - 66, проспект Перемоги, 37, КП1 - 1201, корп. 1, ауд 166 ).

3 досер?ед1ею можна оэиайомитись у б1бл№тец1 Ки1вського пол1техн1чж>го 1нституту

Автореферат роэ1сланий ^-/ll994 p.

Вчений секретар j

спец1ал!эовано1 Ради / v'4 Боронко O.A.

к.т.н., доцеит V/

АН0ТАЦ1Я.

Дисертац1йна робота присвячена досл1дженню законом1рностей малоциклово1 втоми титанових сплав¡в типу ВТЗ-1, ВТ-14 I конструктивных елемент!в при м'якому та жорсткому режимах навантаження ъ умовах складного напруженного стану з урахуванням основних експлуа-тацШних фактор!в (виду напружено-деформованого стану, асиметрП циклу 1 частота.навантаження). Як конструктива елементи використо-вувалися трубчат! зразки э к!льцепод1бною зовн1шньою виточков.

У робот1 на основ! плану експерименту та статистичнсГ оброб-ки результат!в випробувань побудоват математичн! модель що дозволяют». враховувати вищезгадан! фактори на баз! випробувань до цикл!в.

■ Проведено розрахунки напружено-Дгформованого стану (НДС} у конструктивних елементах на основ! методу ек!нчених елемент1в у три-вим1рн1й постанови! з урахуванням виникаючих пружнопластичних де<{»Н!-мац!й. Отриман! результата використовувалися'для пер^Еирки еучасних методик розрахунку довгов1чност! слем^н'Пв конструкт й на стаДП 1х !нженерного проектування. Показано, що врахування 1'лц.у напруженного стану в роэракункових моделях !стотно п!двищу^ точШсгь ро-'Рахунк!* несучо! здатност! елемент!в конструкт й.

Результати виконано! роботи знайшли свое застосування у ро? рахунков!й практиц! на п1дприемствах ав)ац1йноТ промисловост'1.

Автор захищае:

- нов! експерименталып результати, що ноказують вплиь ьид. «апруженного I деформоьанНого стану на малоциклову ьтому тйтаноьих :плав!в при м'икому та жорсткому режимах найгнтаження в умовах ноского напруженого стану при наявност! концентрацП напружень;

- модел! довговIчност! титанових сплав!в, що врахсвують ри-¡еэгадан! фактори,побудован! на основ! статистично! обробки екст.-р>1-1ентальних результат 1в;

- анал!тичн! критер1альн! залежност1 типу Коф!на-Менсона дли озрахунк!в довгов!чност! з введеним параметром виду напруженого тану;

- методику розрахуик1в долгов1чност1 елемент1в конструкт и ри малоцикловому навантаженн! з використаиням ск!нчено-елементного нал!зу напруженого стану та побудованих кр!тер!альних залчжностей.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

АКТУАЛЬШСТЬ РОВОТИ. Титанов 1 сплави все б!лыв широко вико-ристовуються для виготовлення несучих елемент!в конструкц1й ав!ац!йних гаэотурб!нних двигушв (зокрема диск1в компресор!в, лопаток та 1н.) Сучасн! вимоги до робочих параметр!в проектуемих л1таль-них апарат!в (зростання одиничних потужностей, робота вироб!в в умовах складнях перех)дких та форсованих експлуатац!йних режпм1в при одночасному зниженн! матер!алом!сткост1 конструкцIй)приводять • до зростання як загальноГ, так 1 м1сцево! 1х навантаженност!. Це супро-воджуеться роботою конструкц1иного матер1алу в умовах малоциклового навантаження при складному налруженому стан1. При цьому традиц!йн! роэрахунков1 метода не доэволяють уточнено прогнозувати ресурс таких елемент!в кострукд1й. У наш час, в Щлому, досить добре вивчен1 1 узагальнен1 питания, пов'язан1 э розв'язанням проблеми малоциклово! втоми суч?;:яих 1 перспективних конструкц 1йних матер!ал!в в умовах одноосного цикл!чного навантаження. При цьому, як показують не-численн! експериментальн! досл1дження, вид напруженого стану суттево впливае на основн! законзм!рност1 деформуваиия 1 довгов1чност1 ма-тер1ел.й при малоцикловому навантаженн1 (деформування). У ряд1 роб!т показано, що перех1д в!д л1н!йного напруженого стану до плоского приэводить до зниження довгов1чност1 до руйнування.

МЕТОЮ РОБОТИ е досл!дження основних законом1рностей мало цикл о во I втоми титанових сплав!Ь ВТЗ-1 та ВТ-14 в умовах плоского напруженого стану, оЩнка впливу виду напружено-деформованного стану, асиметрП циклу, концентрат Г напружень на довгов!чн1сть, а га-код введения цих параметр!в з методику роэрахуяку несучо! спромож-ност! в1дпов1дальних елемент1в конструкц!й.

НАУШВА НОВИЗНА роботи полагав в тому, що :

- отриман! нов! експериментальн! дан! по малоциклсв1й втом1 су-часних титанових сплав!в ВТЗ-1 та ВТ-14 при м'якоцу та жорсткому режимах навантаження по пропорЩйним траектор!ям з . урахуванням асиметрП циклу в умовах плоского напруженого стану;

- одержан! нов1 результата про малоциклову втому конструктивних едемент!в при сум!сн!й дП розтягуючо-стискуючих та крутних каванта-жедь;

- на основ! регрес1йного анаЛ1зу побудован1 критер1ольн1 залеж-ност1 довгов!чност! сплав!в в!д досл!джуваних фактор!в 1 апроксимо-нан! у внгляд) статистичних моделей та анал!тичних вираз!в;

- роэроблено методику розрахунку довговНност! елемент!в конструкций з використанням отриманих критерПв та ск!нченоелемент-ного анал!эу пол!в напрухень.

Д0СТ0В1РН1СТЬ основних наукових результат!в забезпечуеться широким доел 1дним обгрунтуванням припущень, постулат!в та висновк1в. Розробдений розрахунковий метод оц1нки граничного стану матер!ал 1р. при малоцикловому навантаженн! (деформуванн!) в умовах складного напруженого стану, при зЮтавленн! з даними експерименту при неод-нор!дному напруженому стан! в диапазон! експлуатац1йних термосилових параметр!в, показали 1х ефективнють з достатньою для !нженерно! практики точн1стю. Достов1рн1сть екепериментальних даних Шдтверд-жуеться повторениям результат ¡в , в!дпое!дним метролог!ччим забез-печенням вим!р!в та в1дпов1дною статистичною обробкош р^ультат!в.

ПРАКТИЧНА Ц1НН1СТБ дисертаШйно! робота поляга« в тому, що:

- отриман 1 характеристики малоциклово! втоми титаиових сплпюь типу ВТЗ-1 та ВТ-14 в умовах складного напруженого стану в д!апазглп експлуатаЩйно! навантаженност! компрееор!в нгиаШйних ГТД;

- побудсеаШ статистичн1 модел! по прогнозуванню довгов!чност! титанових сплав 1 в з урахуванням ocн<JBниx ексилуатац^кил чинник!п;

- встановлен! законом¡рност! вплиьу концентраторов напружинь (деформац1й) на малоциклову втому титанових сплав ¡в ь юн! **ксппун~ тац1йних навантажень етосовно до ав!ац1йних ГТД. Отрим^ результат дисертац!йно! роботи можуть бути використан! при нирЫк-шп проблем прогнозування несучо! спроможност! в !дпов! дальних ел1?мент!ь конструкЩй вироб!в ново! техники на стадп 1х ¡нденерного ир'.'тл;, вання.

ЕксперименталыН результат« та математичн! модел! знаишли свое використання в роэрахунков!й практиц! на Запор!зькому моторо-буд1вному об'еднанн! "Мотор-С1ч", а також в учбовому продля ь Ки1вському пол!техн!чному 1нститут! при вивченн! курс!в "Пп!р матер ¡ал! в" та "Теор1я пластичност! 1 повзучост!".

АЛРОБАЦШ РОБОТИ.0сновн1 результата дисертац! I допов1далис| на м1жнародн1й конференц!1 по прогнозуванню довгов!чност! машико-буд1вних конструкц!й при цикл1чному навантаженн! (Шмеччина, Шсмар, 1989);. м1жнародн!й науково-техн!чн!й конференци " Молод! вчен1 ь вир!шенн! комплексно! программ НТП кра1н-член!в РЕВ (КШз, 1989); Всесоюзному симпоз!ум! . " Шцн^сть матер!ал1в та елемент!в конструкц!й при складному напруженому стан! (Житомир, 1989); XXII

- G -

Всесоюзны нарад! по проблемах мЩност! двигун1в (Москва, 1990); VII наукова - техн!чн1й конференцП " Проблеми п1двищення мЩност! маши-нобуд1вних конструкц1й " (Новосиб1рськ, 1989); наукових конференЩях професорсько-викладацького складу Ки1вського пол!техн1чного íhcth-туту (1987 - 1992).

ПУВЛ1КАЦП. Oc^obhí результата дисертацИ в1дображен1 в 10 друкованих роботах,

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертац1я складаеться з вступу, 4 роздШв, заключения, загаиьних висновк1в, списку лиератури, що м1стить/^/найменувань.Повний обсяг роботи ЯЯ- стор1нок машинописного тексту, McUuohkíb та таблиць.

ЗМ1СТ РОБОТИ.

У BCiyni обгрунтовуеться актуалыНсть, наукова новизна, практичне значения роботи 1 викладений И стислий зм1ст.

У першому розд!л1 надаеться критичний огляд науково-технIчноI л1тератури': з проблеми малоциклово! втоми матер!ал1в та конструктив-них елемент1в при р1зних видах термосилового навантаження.

В1дм1чавться, що сучасн> несуч! ав!ац1йн1 кострукцН експлу-атуютьгя в умовах складноI взаемодП силово! та темперетурно! наван-таженност1.Одним 1з фактор!в, який суттево обмежуе 1х ресурс в таких умовах, е !нтенсивне прот1кання процес1в перерозпод!лу деформац!й, зм1на структурних параметра та механ1чних властивостей матер!алу, накопичення тривалих стагичних та малоциклових пошкоджень.

Вирiшення проблеми моделювання процес!в пружнопластичного деформування та граничного стану при р!эних видах напруженого. стану зд1йснюеться р!зними напрямками, основн! з яких: досл!дхення за-коном1рностей к1нетики зм1ни механ1чних властивостей конструкц1йяих матер1ал1в в залежност! в!д параметра цикла навантаження (деформування); вивчення накопичення пошкоджень перерозпод!лу напруг (дефор-мац1й) в умовах неоднор!дного напруженого стану; досл1дження впливу виду напруженого стану на характеристики м1цност1 та довгов1чност!. Вивчення законом1рностей впливу виду напруженого стану на законом iрност1 деформування та руйнування сучасних та перспективних конструкц1йних матер1ал1в при малоцикловому навантаженн! (деформу-ранн!) е важливою ланкою в обгрунтуванн! розрахунк1в елемент!в кост-рукц1й на малоциклову втому. При цьому, пор!вняно невеликий ЮлькЮний вплив виду напруженого стану'на пружнопластичне деформу-рання матер1алу (зраэка) при активному навантаженн!, Сагаторазово накладатчись в)л цикла до циклу, призводить до !стотних эм1н к!нети-

ки його деформування та довгов!чност1 пор)Внюючи, наприклад, з експериментом в умовах розтягу-стиску. Под!бних результата досл!джень сьогодн! в л!тературних джерелах опубл!ковано дуже обме-жена к1льк1сть по причин 1 1х складнощ!в.

Анал1з л1тературних джерел дозволив сформулювати на основ! сучасних практичних 1 теоретичних потреб проблеми, ц1л! та задач! досл1джень по тем! роботи.

Другий роэд!л присвячуеться основним питаниям планування експерименту, описано обладнання 1 методику проведения експерименту но встановленню основних законом!рностей деформування та граничного стану титанових сплав!в, а також конструктивна елемент! в залежно в1д р1эних схем прикладення навантаженнь у вигляд! повздовжн.ьо! еили та крутного моменту.

Оск!льки в робот! ставиться задача вивчення в!драэу велико! к!лькост1 чинник!в, то показано, що доциьним е використання теорП планування експерименту та статистичноТ обробки результатов.

Для побудови регрес1йно! модели як для м'якого так I для жорсткого режим1в навантаження використовували багаточиниковий регу лярний план 3 // 27 (э двома паралельними досл'1дами). н

. Для дорсткого"навантаження як незалежн1 чинники X, , Хг ,Хз «ули прийнят! Х*=€»-У<5а + ба амшптуда 1нтенсивност1. деформац11кут ороентацП траекторПдеформування,Лз~/?э= агг"п/еатаХ - коеф!Щент асиметр!I циклу, який е одночасно блоковим чинником.

При м'якому режим! навантаження як н*талежн1 '¡вктсрн X? , X/ . Х£ були прийнят! ампл!туда екв|Еалентних напружень;Хг-кут ор1ентад11 траекторП напружень; Хз- 32 - величина кринизни в вершин 1 концентратора напруг, е одночасно блоковим чинником.

Так1 чинники, як температур« (Т - 293 К), частота (У -1/60 ци.кл/с), вигляд циклу (пилопод1бний) залишались однаков.мми для вс!х досл1д1в. За функцИ в'!дгуку приймалась довгов!чн!оть, яка виражена десятичним логарифмом числа цикл!в до виникненки в зразку наскр!зноГ щ!лини ( ).

Для реал1зац!1 програми дооИджень були використан! експериментальн! комплекси УСНС-2 та УСНС-З, створен1 в лабораюрп м!цност! 1 пластичност! кафедри динам!ки, мЩност! машин та спору матер!ал!в Ки1вського пол!техн!чного !нституту для доо/Пдженнн механ!чних властивостей матер!ал!в при пгюстому та складному

повторно-зм1иному навантаженн! (деформуванн!) в умовах плоского напруженого стану. Для досл1дження характеристик малоциклово! втоми при плоскому напруженому стан! використовувались тонкостей! трубчат! зразки. Зовн!пш!й д!аметр трубки 2) - 11 мм, товщина ст!нки - 0,6 мм. В1дношення товщини ст!нки до сере днього д1аметру не перевищувало 0,05, що забезпечуе достатню однор!дн1сть напруженого стану.

Як конструктивн1 елементи використовувались трубчат1 зразки з V под1бною зовн1шньою к!льцевою .виточкою. Досл1джено два типа конструктивних елемеит1в э рад1усами кри-визни у вершин! концентратору Д - 0,63 1м та /? - 0,1 *м.

Розроблена методика дозволяв вивчати законом1рност! деформування та довгов!чност! при р!зн!й асиметрП короткого та м 'йкого циклу навантадення по пропорц!йниы 1 непропорц!йшш траектор!ям навантаження. ,

Трет!й розд1л дисертаШйно! робот присвячекий анал!зу ге^у£ьтат1в експеримент!в, виконаних в1дпов!дно плану. Для зручност! обробки та !нтерпритац!1 результат!в експерименту в 1д натуральних значень фактор1в переходимо до безрозм!рних, при цьому факторн! модел! постулюються в вигляд! ортогональних полIном1в Чебишева. Натуральн! та кодован! значения р!вн1в вар'ювання зм1нних э формулами переходу в!д одних до других приведен! в табл.1 I 2, в!дпов1дно, для короткого 1 м'якого режим!в навантаження.

Крив! малоциклово! втоми для сплав!в ВТ-14 1 ВТЗ-1 при жорсткому режим! навантаженн! в умовах плоского напруженого стану приведен! на рис.1. Встановлен! законом1рност! эниження довгов1чност! досл!джувзних сплав!в в залежност! в1д ор!ентац11 траектор!I деформування. Аналог1чн! залежност! для сплава ВТЗ-1 при мякому режим1 малоциклового навантаження показан! на рис.2, а довгов!чн!сть досл!джуваних конструктивних елемент!в в залежност! в!д траекторII навантаження для р!зних р!вн1в концентрат! напружень - на рис.3, та 4, показано, що !снуе неоднозначна залежн!сть довгов1чност! титанових сплав!в в!д ор!ентац11 траектор!! навантаження (деформування).

Назви та натуральн! позначення фактор!в Номер фактора Значения р!внянь фактора Р!вн1 Формули переходу в!д натуральних до кодованих змШних

Г X г

Ампл1туда екв!валент-но! дефор-мацП циклу Эа Л%) 0.66 0 -1 1 Хг&ГЭаГО.В)

1 0.8 1 0 -2

0.95 2 1 1

Кут виду формованого стану 0 0 -1 1 г,=

2 45 1 0 -2

.(град) 90 2 1 1

Коеф!ц!ент ас!метр!I циклу дефор-мац!1 -1 0 -1 1 хл= 2

3 -0.5 1 0 -2 2з

0 2 1 1

Табл. 2

Назви та натуральн! позначення фактор!в Номер фактора Значения р!внянь фактора Р!вн! Формули переходу | в1д натуральних до кодованих зм!нних

Р X г

Ампл!туда екв!валент-них напру-жень циклу см , (ЫПа) 465 0 -1 1 Х,^ (о-'<?:> )

1 475 1 0 -2

485. 2 1 1

Кут напружено го стану 0 0 -г 1 Х..г/о

2 30 1 0 -2

О5 .(град) 60 2 1 1

Кривизна у вершин! концентратора а? .(мм ) 0 0 -29 -49 хА- - /бег)

3 1.6 1 -17 -32

10 2 46 101

¿o, %

1,0 0,8

0,6

Г*>ЙГ

V Ms,

-Ä- о о

ВТ3-1

Rm "£

o - С0Э= o a - cû»= v/a Û - cù»= ijè

Ity

4 6 8 103 êo,%

ЙЫ ......

D ti'

6 103 3 6 10*

Рис.1. Крмв} чялопиклово? втоми сплав!в BT3-I та BT-I4 при

рЬн(к ясичетрК ци^лу деформацП-в умовах пропорц^ного наваитаъенн^

<5а,Шъ 6 глох. МПа

490 • 980 480 ]• 960 47 О 460 $20

2 . 4

Л/, 4

'ис.2. Крив! малоциклово!" втоми спласа ВТЗ-1 при Т=293К та р!зн:!х кутат навантаження с05 (о — и>3=0°; Д " !Рб ) О ~ ^/з ) ■

&тоу.МПО

490 480

470 • 94о 460 -Р^о

4 б 70-

1С.З. Крив! малоцитглово? втоми сплава ВТЗ-1 / Т=29чзК для зрязка з концентратором Ж. =1,6 при р{зних сп1вв1днотеннях няпру-жеиь та в м!н{мальному перврГэ! зразка (с>-с0*=0 ;

А-Те; В-Тз). €>о,М(1а. в^,0У,МПо

490

480 470 460

- 980 - 960 -940 X 14

4 г

N

-л

Я 'г ч.

V

_1..

А/Д

с.4. Криз! v*-уг,:,*ловоТ втоми сплчвя ЗТЗ-1 Т=293л яяг

■ ч концентратором.® =10 при рЬчнте сп!вр!дчо«"!н»'яу ^ тч X в мг*н»льночу пеперЫ прачка = ,' Д ,

О-Т]^). ' ' '

Для м'якого режиму навантаження р1вняння регресII мае вигляд: / - а<= 2.5го5-о.гз$Х1 'о.омтъы о. о а. ?9Хъ * а 0090 ^ _ о. уз л а х,хг.+о.оов дхц ооо&& л - о.ооШг. 3 -

- £7.СО<5,РЖ3гг -0,00032.125 -О.ОЮ1Х<Х2Хъ-

- О ооозХ/^гЕл

В робот 1 отримано р!вняння регрес!Г без врахування вшшву концентрацИ напружень, залишив лише ампл1туду 1нтенсивност1 напружень та кут ор1ентацП траекторИ напружень. Враховуючи пря-мол!н1йн1сть 1 паралельн1сть кривих ыаноциклово! втоки при побудов! р!внянь регрес!I можливо задишити т!льк>5 л1к1йн1 члени. Тод1 отри" маемо:

Перев!рка адекватност! моде л!, пргоэ-'иа по критер1ю ®1гаера, показала, що р!вняння (2) модна вваяати Ырнш з 932 достов1рн!стл. Виходячи э щэго, що оргогональнЮть плану с/геперяыеиту дозволяе виз-начити кое£4ц!енти регресп незалежно один в1д одного, р1енянш? (2) можливо зам1 нити таким (переходячи в!д кодових величин до натураяь-ния):

, . з V А' в Ое

л^о (3)

де С , /т? , 3 - пост1йн! матер1ац>. Величину /5 можливо визначити 1з сп1вв!дношення довгов!чност1 при розтягу та скручуван-и1.

Для жорсткого режиму навантаження р!вняння регрес1I в кодо-ваних зм1нних п!сля вилучення статистично незначгах коеф!ц!ент1в прк.шае вигляд:

~0.А08Х4 -о.гоозвх^

¿О.ЗвбОбХъ - 0. 09 те£л-0.06326ХъХ<~ <4> - о./е* (ГХгХз

Для знакопост!йнного циклу деформування (- 0 )

регрес1йна.модель в залежност1 в1д амшПтуди Деформування I куту ор1ентац! I траекторП деформування отримана в вигляд!:

¿р ¿/^3.24508-0.4в005Хг~0.4/4 71Хг (б)

Перев1рка адекватност! модел! (6) показала, що II можна вва-жати в1рною з 95%-ю достов!рн!стю. Переходячи :••« кодованих величин до, натуральних 1 базуючись на незалежност! коеф!Щент!в, р!вняиня perpecll можливо зм!нити до вигляду:

^^сгс«)":/*""* (б)

де С j /п _ пост1йн! у р!внянн1 типу Коф1на-Менсона э ефективним параметром у вигляд! екв!валентно! деформацИ, як1 зизначаються з експерименту на роэтяг; ^ - посПйка, яка знаходиться !з експери-менту на кручення. Таким чином потр1бен додатковий експеримент для того, щоб можливо було використання критерИв вигляду (3) або (б).

Експери»/ентальн1 результате при м'якому та жорсткому режим! навантаження показують, що в досл1джуваному д1апазон! кута ор!ентац1! трвектор1! напружень 0деформац1й) об1лыпеня дотично! складово! частини в екв1валентному напруженн! приводить до зниження дов-ГОВ1ЧНОСТ1 до Б0Х.

Знайдена кореляц1я м1ж асиметр1ею циклу деформац!й та видом деформованого стану. Якщо при симетрнчнсму цикл! навантаження крив! малоциклово! втоми при розтяз1-стиску та крученн1 практично сл1впа-дають, то в умовах пульсуючого циклу число цикл!в до руйнування при крученн! в 8 - 10 раэ!в менше по зр1внянн! э розтягом-стиском.

Четвертей роэд!л робота присвячений роэрахунку довгов1чност1 конструктивних елемент!в.

Bei розрахунки проводилися для зраэк!в з рад!усом в вершин) вир!зки /3- о. 6Ъ*п. Розрахунок напруженого стану проводався за допомогов програмного комплексу "ОКА-86", розробленого в лабораторИ м1цност1 та пластичност! КП1, призначеиого тля числового мбделювання термомехан!чних процес!в навантаження та кон/актно! вэаемодН твердих деформованих т!л в трим!рн!й поста- • новЩ 1 ураху&р.'чям виду напруженого стану, геометрцчноТ | гил<\воГ циклосиметр!I т!ла та у)*эв його навантаження.

Спочатк:,' був проведений розрахунок конструктивного при пружному навантаженн! осьовою розтягуючою силою i кг.уг"|"<

зоы. ОтримаШ числов! значения теоретичних коеф!Щент!в конце:гарац11 при розтяз!, кручснн1. Пот1м т! * коеф1ц!енти були вирахуваШ при «икооистанн! Ыдомого р1иення Нейбера. Отриман1 так! значения </<5-- 2,339; оСв - 1,216. Похибка не перевишила 3%, тобто полна скаэати, що точн!сть числового роэрахунку задов!льна. Пот1м була ви-конана сер!я розрахунк1в цього ж конструктивного елементу з граничными умовами, як! моделювали умовм його експериментального досл!д*ення. Всього виконано девять роэрахунк!в при р1эних значениях номинально! ¡нтенсивност! напружень та номинального кута .

Результата одного !з таких розрахунк!в приведен! на рис.5 в вигдяд1 Гзополос !нтенсивност! напружень. Отримане р1шення пор!внюва лось з рШенням по залежностях Нейбера та Ы.А. Махутова,в 1 дпов 1 дно:

де^,Кев1дпов!дно коеф!ц!еи^и концентр&ц! I напружень та деф^р-мац1й,а С3"п, - в1дшп »дно ном^нагьи! напруження та дефор-

мац; I в в!дносних величинах (до границ! те1сучост1). вудац!я /"" для

ступеневого закону зм!цнеиня мае вигляд:

де л - пост!йна матер!алу, яка ви:-ьачаеткся !э розрахунку або експерименту для даних -¿е та С5"„ : / >; - показник ступенево! апроксимаци д1аграми деформування.

Показано, що найб1льш прийнятим для розрахунк!в коеф!ц1-ент!в концентратI в умовах повторно-. Энного прувнопластичного деформування е п1дх!д М.А. Ыахутова. При цьоиу максимальна похибка при знаходженн1 максимальних напружень не перевищур-гла 2Х по В1дношенюо до розрахунк!в по МНЕ.

Для приведения отриманих моделей доьгов1чност! до зручного практичного !х використаннн, вони були переОудован! з введениям параметру Нада!-Лоде. Так для м'якого режиму навантаження отрнмано^

/Г«- Ке

- /г[сСа- б» ;/(€п ,£п)]

(7)

•'8)

А/р А ю

в (/- 1*о1)

(10)

Рис. 5. 1вополоси <нтенс*вност! напружеиь (Ж1а) , отричаии» для конструктивного елемечта ^ =1.6 при ноИнальних напру-хеннлх &«= 970МПа та<а&= 1Г/3.

Табл. 3

нем б£ ,ИПа (Дном мкэ б та*,МП ! 1-1ХвГ Ц

930 0 . 960,8 1.0 2,6414 2,7235

ТГ/б 940,6 0,686 2,8724 2,8385

тг/з 935,5 0,366 3,0146 2,934 ■

950 0 904,6 1,0 2,8584 2,6215

К/б 950,9 0,086 2,7656 2,6025 .

К/ъ 939,4 0,366 2,9388 2,4530

970 0 968,0 1.0 2,4728 2,4775

К/6 954,9 С,-686 2,6902 2,1865"

К/з. 542,0 ' 0,366 2,6905 1,9135 ........

для короткого навантаження

ч - АС"

Л/р=А£а (О (11)

В табл.3, приведен! реэультати розрахунку довгов1чност! - )нитруктивн<рго елементу по модел! м'якого циклу навантаження. Видно щоь1Льну сходим1сть роэрахункових та експериментальних реэуль-

1 (Д'Г 1 В.

0СН0ВН1 РЕЭУЛЬТАТИ 1 висновки

1. Лоав5даення довгоычност! титанових сплав!в типу ВТЗ-1 та ВТ-14 при мнлоцикловому навантаженн1 (деформуванн!) в уповая плоского нап-¡•ум'люго стану показали, що в досл1джуваному 1нтервал1 кут!в виду налрул^ного стану зб!льшення дотично! складово1 в екв!валентному нлпруженн! приводить до зниження довгов!чност1, тобто едино! криво! малоциклово! втоми для доел'^дувоних сплав!в не 1снуе. К. Встановлена кореляц!я'м!к ь.симетр!ею '"дг-яу та видом деформованого стану для досл!джуваних сплав!в в умоьах короткого режиму малоциклового навантаження.

3. Показано, що при сиьетричному цикл! навзотакеинн крив! малоцикло-во! втоми при роэтягу-стиску ! крученн! практично сШвпадають, а в умовах пульсуючого циклу" довгов!чн!ст! в 8 - 10 раэ!в менше, чим яри розтязЬ-стиеку. Отриман! статистичн! модел1 довгов1чност! при м'якому 1 короткому рекимах навантаження, враховуши параметр виду нал руле -ного (деформованого) стану. Показ даних в вигляд! статистичних моделей ¡стотно полегшуе 1х подальше використання.

4. Проведен1 числов! роэрахунки нзпрудено-деформованого стану конструктиьних елемент1в з урахуващьй виду напруженого стану. П1дтверджено задов!льну в1дпов1дн1сть роэрахункових даних, результатам. отриманих при використанн! п!дходу И.А. Ыахутова. Зроблений розрахунок довгов!чност1 цих елемент1в. Реэультати показали за-доь1льну в!дпов1дн!сть експерименту.

Основн1 реэультати роботи в1доСракен! в публ!кац!ях: 1. Шук&ев С.Н., Григорьев И.Н., Пономаренко Т.Е. Ыалоцикловая прочность стали Х18НЮТ при жестком пропорциональном нагружении. // Вестник Киевского политехнического института. Машиностроение 16&8. Выл.£5, стр. 17-18.

Щукаев С.Н., Юфа М.Ы., Понсмарети Т.Б, Устройство дли изме! >кия

эсевой и сдвиговой деформации трубчатого образца при малоцикловом «агружении. // Вестник Киевского политехнического института. Машиностроение 1987. Вып.24, стр. 64-67.

3. Можаровский Н.С., Пономаренко Т.Е. Влияние вида девиатора напряжений на основные характеристики ползучести. // Вестник Киевского юлитехнического института. Машиностроение 1987, Рмп.24, стр. 73-7Б. 1.Можаровский R.C., Бобырь Н.И., Пономаренко Т.ь: Функция влияния зида напряженного состояния на длительную прочность. . // Вестник Ки-SBCKoro политехнического института. Машиностроение 1989. Вып.26, :тр.. 34-37.

5. Bobir N.I., Ponomarenko Т.ff. Prognostizierung der 1 ebensdanerregerven von maschinenbankonsruktIonen unter den ted i ngungen zusammengesetzter zyklIcher Belastungen. Konfernz Junger «chunchs - Wissenschaftler an dor TH Wismar. 29-30 jini 1909. h.86. >. Пономаренко Т.Е. Долговечность жаропрочной стали Х19Н0Т при про-юрциональном малоцикловом нагружении. Тезисы докладов V Межреспуб-вдканской студенческой конференции "Проблемы повышения прочности ма-шностроительныу конструкций", Киев, З-б февраля 1987 г., стр.36.

Заховайко A.A., Шукаев С.Н., Григорьев И.Н., Пономаренко Т.Б. (яогоосиая малоцикловая усталость кострукционных материалов. Тезисы (окладов международной научно-технической конференции "Молодые уче-гые в решении комплексной программы НТП стран-членов СЭВ", Киев, 19-22 апреля 1989 Г., стр. 14-16.

I. Шукаев С.Н., Григорьев И.Н., Пономаренко Т.Бт Малоцикловая уста-гость конструкционных материалов при непропорциональном нагружении. езисы докладов научно-технической конференции "Проблемы повышения ¡рочности элементов машиностроительных конструкций". Новосибирск, «враль 1989 г., стр.27.

I. Можаровский И.О., Заховайко A.A., Шукаев С.Н., Григорьев И.Н., Ьномаренко Т.Е. Малоцикловая усталость конструкционных материалов ри различных траекториях нагружении в условиях плоского напряженно-о состояния. Тезисы докладов III Всесоюзного симпозиума "Прочность атериалов и элементов конструкций при сложном напряженнгм состоя-: ИИ", Житомир, 24-26 октября 1989 г., стр.21.

0. Заховайко A.A., Пономаренко Т.Е., Судницын Ф.С., Щукаев С:Н. v онструкционная прочность материалов и элементов газотурбин™* дьй-ателей при малсдикловам одноосном и многоосном нагружении. Те?«сы окладов XIП асесоюзного научного совещания по про^л^мвм прочж—гк вигателей. Москва, 1990, стр.95. /'.