Метод прогнозирования влияния остаточных напряжений на циклическую долговечность конструкционных материалов при наличии концентратора напряжений тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ПО од 2 з №

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ПРОЧНОСТИ

Нз правах рукописи

СГЕПУРА АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВ^'

МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ШКЛиЧЕСКУЮ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ КОНЦЕНТРАТОРА НАПРЯЖЕНИИ

01.02.06» - динамика и прочность машин

Автореферат диссертации на соискание ученей степени кандидата технических наук

Киев 1993

Работа выполнена в Институте проблем прочности All Украиш

Научный руководитель: академик All. Украины

доктор технических наук

профессор

В.Г.Трощешсо

Официальна оппонента: доктор технических наук Н.В.Ясний

кандидат технических наук . ' . В.Л.Др)гтяров ведущая организация: Институт гражданской авиации

Защита диссертации состоится " 9 " декл&РЯ " иэзг.

_ _ часов на заседании специализированного совета Д 016.33.01

при Институте проблем прочности All Украины (352014, Киев-И, ул. Тимиряг)вская, 2).

О диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института проблем прочности All Украины.

Автореферат разослан __:__ " 1 УУЗг.

Учений секретарь специализированного совета доктор технических, паук

J

Ф.Ф.Гигашк

Общая характеристика работа

_Лкт^альность_ваЛоти. 13 процоссо создания боло о производительных машин элементы их конструкций и услосия эксплуатации обычно усложняются. Сложность геометрических <1орм доталей и соответственно непростая технология их изготовления приводит к повсеместно встречающемуся сочетанию таких факторов как концентрация и осг^точнио напряжения. В значительной мере их влияние прояаияотбН'В области многоциклового нагружеиия.

Изутошш поведения материалов в условиях воздействия на них переменных ншрязгоний при наличии остаточных напряжений и концентрации напряжений посвящено работы таких извостних учоних как Биргер И.А., Сервисен C.B., Трощенко В.Т., Труфяков В.'Л., Кравченко П.Л., Кудрявцев И.В., Дагдэйл Д.С., Сайонс Г.Л., Мор-роу Д.Д., Даулинг Н.К., Ландграф Р.В., Кросслаид Г,, Флит-нот Д.Ф., Скзлли А.Л., Бетцель P.M., Tomrep Т.Х., Импеллиццо-ри Л.Ф, Поттор Ж.М., Танака М., и др. Анализ литоратурши источников показал, что взаимное влияние большого колличоства.различных факторов (класс материала и зависящие от этого все статические и цикличоскмэ его свойства, гид статической нагрузки, ео уровень, вид и уровень циклической нагрузки, нестабильность НДС и т.д.) обуславливают чрезвычайную сложность аналитического описания поведения материала, разработанные до настоящего времени расчетние модели описивают как правило поведение материала ' под воздействием отдел!'то взятых факторов. Синтез таких моделей приводит к очвнь большим погрешностям, которые но допустимы в инженерной расчетной практике.

Учитывая, • что наличие остаточных- .напряжений приводит к многоосному 1ЩС, усталость элементов конструкций, подвергшихся предварительному пластическому дефоршрошшщ, представляется корректным рассматривать как предельное состояние материала в опасной точке элемента. Для осуществления такого подхода в настоящих исследованиях разрабатывается методика определения напряженно-деформированного состояния материала в. опасной точке элемента, которая учитывает все особенности поведения материала в условиях наличия п нем концентратора напряжения, остаточных напряжений при переменном нагружении..

_Ш5ь_рэботи заключается в разработке методов расчета и исследовании ВДС с учотом видов и уровней статических и циклических нагрузок ля образцы с концентратором и остаточными напряжениями »с тем что бы разработать модель прогнозирования влияния

остаточшх напряжений на долговечность элементов конструкций, содержащих концентратор напряжений.

УЗУЛУ_иокшпй. Определена зависимость'между стабилизированным уровнем оотаточннх напряжении, механическими свойствами материала и параметрами шейного нагружения. С использованием данной зависимости предложен когод расчета напряжении, действующих в концентратору поело предварительного пластического деформирования. Предложен способ учота влияния нео;доородноити НДС на долговечность образцов с концентратором по сравнении' с гладкими образцами.-

Проведены оксперимеитзлыше исследования влияния концентрации и остаточшх напряжений, шшциированых предварительным пластическим деформировашшм стали 10Г1КМФЛ и сплава АМГ6 на усталость образцов, вшкдаюшх из этих материалов.

•Установлено существенное влияние на долговечность матери- ' алов статической составляющей цикла-перпендикулярной. оси церемонного нагружения и показана возможность описипать данные по усталости материалов при многоосном • 11ДО при помощи критерия октаэдричееккт напряжений.

Разработана методика, которая позволяет с учетом неоднородности и мпогоосносгя НДС, а так же влияния статической составляющей цикла на уровень церемонного напряжения, проводить прогноз влияния остаточных напряжений на циклическую долговечность образцов с концентратором.

Достоверность цолучешшх результатов обеспечивается корректностью поставленной задача, тщательностью подготовки и проведения эксперимента, а полученные внкладки не противоречат обоснованным и ранее используемым научным гипотезам и допущениям.

Практическая, цонность. Подуши экспериментальные дашше, позволяющие судить о характере влиянии остаточшх напряжений и многоосного НДС на сопртивлешш усталости стали 10ГН2МФЛ и сплава АМГ6 при наличии концентрации напряжений.

Разработана методика расчета НДС в концентраторе образца, испытывающего переменное яагрухение после предварительного пластического деформирования с учетом релаксации остаточных тпряжений.

Обоснована возможность более достоверного прогнозирования влияния остаточних напрякений на долговечность образцов с концентратором на основании использоваш-ч критерия октаэдрических напряжений. ' '

АШЮбадая раОоты. Основные положения работы были изложены в докладе " Анализ НДС в концентраторах напряжений при циклическом нагружении материалов" на XXIV "Научном совещании по про-Злемам прочности двигателей" ( Москва, 1992г.. 26 - 30 апреля); з докладе "Влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости материалов при наличии концентратора" на научной конференции "Прочность материалов и элементов конструкций при слок-!гом напряженном состоянии" (Севастополь, 1992г.), а так же в докладе " Критерий усталостного разрушения при многоосном наг-ружении для оценки долговечности материалов в концентраторе при наличии остаточных напряжений" на научном совещании "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультрозвуко-зых частотах нагружения" (Киев, ИГШ АН Украины, 1992г.).

- По тема диссертации опубликовано две статьи.',

Структура.и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литератур 168 ^именований. Ее содержание изложено на 182 страницах машино-тисного текста, содержит 66 рисунков и 7 таблиц.

Содержание диссертации. Пирвая глава посвящена обзору литературы по теме диссертации и постановке задачи исследования.

Анализ работ, посвященных изучению вопросов взаимовлияния геременных, остаточных напряжений и концентрации напряжений ло-сазали, что исследования по данной теме, особенно в случае мно-"Ъцикловой усталости, пока еще далеки от завершения.

Исходя из литературных источников можно сказать, что на-хрялсошю~до<рормировапнае состояние , (НДР) элементов, претерпев-ш предварительную пластическую, деформацию в области . концен-гратора, характеризуется многоошостью . компонент, возникающих гри этом остаточных напряжений. При наличии переменной нагрузки, сроме того, имеет место нестабильность величии параметров НДС ю времени, связанная с релаксацией остаточных напряжений.

Проведенные в последнее время некоторыми исследователями гошиш оцепить усталость металлов в условиях многоосного НДС гри помощи предельных соотношений компонент действующих напря-сений показали принципиальную возможность и универсальность та-;ого подхода. Однако, в случае наличия в материале концентра-■оров напряжений возникает вопрос о выборе параметров НДС эле-

л

мента. необходимых для решения уравнения продольного состояния. ЗЯДЧЧ«', 1фОМО того, усложняется нестабильностью 1ШС.

Отоутствио расчетной модели поведении материала при усталости в условиях концентрации напряжений и наличия остаточных напряжении объясняется весьма малш объемом прове дешшх в. дан-пом направлении исследований, и отсутствием среди ужо; .проведенных споцпфичних, позволяющих отделить влияние одного' фактора от другого. . .

Гз онязи с атим настоящая работа проводилась с целью разработать модель прогноза влияния остаточных нянряжелий на долго-вечность эломентов конструкций, содержащих концентратор напряжений. Эта задача решалась посредством выполнения следующих этапов:

1 .разработка и реализация методов предварительной перегрузки образцов с концентратором, которые позволили би варьировать в широком дианазоио соотношение составляющих компоаонт возникающих при этом остаточпнх напряжений;

*й.разработка методики расчета НДС образцов р концентратором от воздействия'лоремошии нагрузок и предложенпнх методов .х предварительного пластического деформирования с учетом 1гроцесса релаксации остаточных напряжений; -

з.пропдоние усталостних испытаний образцов с концентратором и остаточними напряжениями, на основании которых момю было бы сделать заключение о влиянии остаточных напряжений и составляющих их компонент на усталость материалов;

-1.исследование, возможности оценивать долговечность образцов с концентратором и остаточними напряжениями па основании использовании известных критериев предельного состояния материала, учитывающих соотношение компонент действующих напряжений.

Вторая глава посвядюна изложению методик, которые использовались в расчетах и экспериментах данной работы. Расчеты в работе сшзапи с определением НДС материала в • концентраторе от действия переменной и статической, нагрузок. Определение 11ДС в области пластически деформированного материала выполнялось в со-отвотствий с деформационной теорией пластичности, уравнения которой решались при помощи метода хсоночпих элементов (Р.ТО) реализованного п программном комплексе 5Л№М), разработанного в институте проблем прочности АН У крайни и адантщювашюго к персо-

палышм компьютерам.

Экспериментальная часть работы содержит два отапа. Первый заключается в определении исходных мехгиглческих свойств двух внбрашшх для исследований материалов стали ШГН2МФЛ и алюминиевого сплава ЛМГ6, включая построение диаграмм, статического и циклического деформирования, и кривых усталости гладких образцов. На втором этапе исследовалась влияние остаточных напряжений и компонент статической составляющей цикла на усталость образцов с концентратором (а0= 2.6). остаточные напряжения и статическая составляющая цикла создавались следующими методами:

1 - в концентратор образца запроссовывали штифт с натягом 2 %;

2 - штифт протягивался сквозь отверстие до лолного выхода из тела образца ( натяг при этом составлял 2 и 4 55);

3 - остаточные напряжения создавались за счет осевого приложения к образцу статической нагруз/са до появления в концентратору пластической деформации величиной 2 Я (при этом в одной партии' образцов осевое усилие било растягивающим, а в другой - снимающим;

4 - в последнем варианте создавалась статическая составляющая цикла, которая возникала за счет постоянного на протяжении всей базы испытания двухосного статического стасжатня образца специ-алтчо изготовленным приспособлением в виде упругого кольца.

В последнем случае создания статической составляющей цикла усилив в захватах и кольце были подобраны так, . что в возникающих при этом напряжениях в поверхностном слое материала кон-• центратора доминировала одна из составляющих кимпонент, перпен-до'сулярная оси. переменного нагрузкения. Данный способ осуществлялся с целью исследовать влияние статической составляющей цикла, направленной перпендикулярно оси'переменного нагружения, на циклическую долговечность образцов с концентратором.

Третья глава посвящена анализу напряженно - деформированного состояния материала в концентраторе, возникавдем от воздействия на образец статических - и циклических напряжений, и рассчитанного при помощи описанного в предыдущей главе пакета прикладных программ.

При построении эпюр интенсивностей переменных напряжений и составляющих их компонент в концентраторе, в программном комплексе использовались диаграммы циклического деформировании. Для

расчета интенсивности остаточных напряжений и составляющих их компонент исиольгаовалась диаграмма статического деформирования каждого из исследуемых материалов.

Полученные для стали Ш'ШМФЛ и сплава ЛМГ6 эпюры остаточных напряжений покапали, что соотношение компонент остаточных напряжений мояют изменяться в широком диапазоне и зависит от способа их создания (рис.1): в первом случае перегрузки (образец с запроссованнш штифтом) в концентраторе возникало ИДО всестороннего сжатии, во втором - всестороннего растяжения; поело предварительного растяжения и скатил образцов ( третий случаи ) значительную величину в области концентратора имела только компонента, соооная с переменной ногруякой; в последнем случае доминировала компонента, порепдпкулярная переменной нагрузке. Полученные тагам образом вариация соотношений главных компонент остаточных напряжений позволила решить одну из пос-таилешшх п работе отдач: рассмотреть влияние различных но направлению компонент статической составляющей цикла на циклическую долговечность материала. . ;

Таким образом ооздагошо и рассчитанные M1Í3 в образце оста' топнно напряжения имеют место до начала приложения переменной нагрузки. С тем что бы получить о действующих г. материале . напряжениях на протяжении ого циклического нагружения, были apoá-нализированн существующие данные но кинетика остаточных напряжений при переменном нагруашии, взятые из литературных источников. íla основании этих данных был сделан 'вывод о том, что В области многоцшеловой усталости как для сталей,- raie и для алюми-шевпх сплавов вромя релаксации остаточных напряжений занимает не более 10Z от всей базы наработки до зарождения треиишы, в то время как в области малоциклошй усталости этот процесс происходит в точении всего периода циклического иагружения образца. Поскольку в данной работо рассматривается первый из двух упомянутых видов усталостного нагружения, было подложено в анализе НДС материала, рассчитапного для определенной долговечности, рассматривать- лишь установившийся уровень остаточпых напряжений, который воздействует на усталость элемента! па протяжении ЭШ всего времен« циклиропашш-

Предстаплеше Данных тех же литературных источников по кинетике остаточпых напряжений в виде соотношения относительного установившегося уровня остаточного напряжения и соотпостпумцего

гбьг.ЙПа

гбсшППа

-100

' -200

Гис.1. Компоненты остаточпих. напряжений но осям X (а) и у (0) в стали 10ПШМ дли следу щих вариантов перегрузки: кривно 1 и.2 - вариант 2 (пластическая деформация со-■ответственно 2 и 4 %); кривно3 и 7 - вариант 1( а 0= 2.6 и 2 соответственно); гсришо Л и Б - вариант 3 (растяжение • и сжатие соответственно); кривые 6 - вариант 5.

ому номинального напряжения церемонного , нагружопия, позволила предложить аналитическую зависимость, связывающую значение установившегося остаточного напряжения с уровнем номинального напряжения, механических свойств материала и параметром концентрации в виде: ' "

оУ°т о

о.г

°п ао

(1)

о.г

ц.нц.

где о - исходный уровень остаточных напряжений; а£ст- установившийся уровень остаточпих напряжений; о0 - статический предел текучести; о - номинальное напряженно переменной нат-

о

о

ручки; оц u(l - циклический продел пропорциональности; a(J - too ротпческий icoimJjJmhhoht концентрации.

Следует обратить внимание на то, что величина церемонного напряжения, от которого зависит степень релаксации остаточных напряжений, в дачном енряамиии описана иронзгмденпом а0'п„- Данная величина справедлива только для области упругого доформиро-ва'нйн материала. Учитывая,' что большинство материалов даже при многоцикловом нагружении в области концентратора деформируются неупруго, величина действующего в концентраторе переменного' напряжения била описана с учетом циклической пластичности материалов па основе известной формулы Иойборэ, после чего выражение (1) приняло следующий вид:

о •

о о

-t К-Ло

шлх ГП»1Х

^'0

шах

(2)

°о г - °Ц 1Щ

г до о' - максимальное нпприкепие цикля действующего я концон-тряторо переменного напряжения;: коэЦфшшент ялияния асснммотрии на величии;- амплитуда переменного напряжения. получаемый из ана-литичеисого описания диаграммы продольных амплитуд; и и К - константы материала, нолучпоше но аппроксимации диаграммы" циклического деформирования материала степенной Функцией; 15'- модуль упругости материала. ,

Соотношение (1) дает погрешность в сродном порядка 14 - 163, а ого уточненная форма (И) - порядка' о - 8%..

Таким образом, имея возможность рассчитать параметры НДС и материале образца с концентратором от воздействия переменной нагрузки и статической предварительной перегрузки, а также получить уровень установившегося значения возникающих во втором случае остаточных напряжений, можно получить достаточно полное представление о напряжениях, действующих . в концентраторе на протяжении 90 % всей базы наработки; если речь идет о млогоциклонов усталости;

, В четвертой главе работы представлены результаты усталост-них нсгшташШ образцов с концентратором и остаточными наиряже- .

ниями, созданными по пшио описанным схимам. Крш:яе усталости, строились п зависимости от долговечности до зарождения трощшш, длиной 0.1мм. (рис.2а,б).

Данные но циклической долговечности, представленный в виде кривых усталости позволили сделать следующие общие выводи:

- при симметричном циклическом погружении долговечность образцов со сжимающими остаточными напряжениями увеличивается по сравнению с долговечностью образцов без таковых, а долговечность образцов с растягивающими - уменьшается;

- исходя из того, что кривые усталости расположены веерообразно, сходясь в области малих долговечпостеЙ н максимально рае-

1 - гладкие образцы; образцы с концентратором:. (2) - не деформи-рованнне; 3 и 4 - поело раштифтоиш с натягом 2 и 4% соответственно; б - предварительное сжатие; 6 - предварительное растяжение; 7 - со штифтом; Э - при двухосном цодаатии.

ходясь на уровне продолов выносливости, можно сделать вывод о том, что влияние остаточных напряжений на усталость материалов

Оолыио прояшшотсл в области многоцшсловой усталости;

- стоишь влияния остаточних напряжений зависит от прочностных свойств материала: кривые усталости образцов из алюминиевого сплава, имеющего низкий продел текучести, для различных видов предварительного деформирования концентрируются около кривой- усталости образцов без остаточних напряжений, что свидетельствует о малом влиянии остаточных напряжений на. усталость -низ-колрочннх материалов;

- соотношение компонент статической составляющей заметно влияет на циклическую долговечность материала.

Представление данных усталостных испытаний в виде диаграмм продельных амплитуд подтвердило принципиальную возможность использования подобного рода диаграмм для оценки влияния остаточного напряжения из усталость элементов конструкций. Однако существенный разброс экспериментальные точе1; па данных графиках относительно описывающих их кривых показал, что для выполнения расчетной оценки влияния остаточних напряжений на долговечность элементов с концентрацией напрялюний с удовлетворительной точностью, необходимо, как показано с обзорной главе,' рассматривать НДС в некотором объеме прилегающего к- поверхности концентратора материала.

В связи с этим било проведено построение тех. же диаграмм предельны" амплитуд» но с использованием при этом величин амплитудных и остаточных, напряжений, выбранных'по трем возможным вариантам: *

- на поверхности концентратора, . , ■'■

- в точке максимума'зпюща распределения интенсивности переменного напряжения по опасному сочепии образца,

- в точке, г до величина интенсивности церемонного нанрязкэ-иии на эпюре со распределения по сечению образца с концон-. тратором и совпадает с величиной поименного напряжения в гладком образце при одинаковой долговечности обоих видов образ7' цов. • . _ , *

Результат представленных таким образом дашшх усталостных испытаний показал, что наиболее: тесная корреляция экспериментальных точек о описывающей их кривой наблюдается в третьем из перечисленных вариантов.

Применение диаграмм предельных амплитуд при анализе влияния остаточных напряжений нг» прочность материала с концентрато-

зои янллотся традиционным, однако, как показано в данной рабо те, по может бить использовано дня расчета' циклической долго-точности элементов с концентратором-напряжении с учетом всех компонент оотаточних напряжений В связи с этим длинно усталост-шх испытаний были рассмотрены в аспекте существующих на данный момент критериальных подходов оценки продольного состояния материалов. Наиболее тссиоя корреляция расчетных точек, соответ-зтвумцих каждому виду предварительной нагруски, и описывающих их кривой, наблюдается в случае использования критерия октаэд-рнчоских напряжений (рис.3), который имеет аналитическое выражение :

т:,■,,„+■ Л-Г - В

ОКТ тах

(3)

'2, Г, \2 , /г, (4)

где Т____ - 1/3 / о -о ) +(о -о ) »(о -с )

ОКТ пп ау ау ая па лх

Г = 1/3 (сг Ю НО +о +0 Ю ) тах о х оу об ах оу пг

(5)

1'до оах, компоненты амплитудного напряжения по осям X,

У, Ъ\ °ок> аоу> ' компоненты статического или установившегося остаточного по тем же осям; Л и В - константы материала.

-40 0 40. 50 120 «О Роо^МП«.

Рис,3.Данные испытаний стали 10ИКМФЛ при долговечное*..: Ш5 (1) и 106 (2) циклов, представленные по критерию октаэдри-ческих напряжений: 1 - гладкие образцы; образцы с концентратором: г - не деформированные; 3 и 4 -послерасштпфтощси с натя-[•ом 2 и 4% соответствию; 5 - предварительное сжатие ;

Я

предварительное рпспголню; V - со штифтом; а -- при двухосном подхчтии.

Хорошая кор])сл:щ1ьм гжспоршенталышх. точек с Критериальной кривой, а тук я:е возможность использования данной критериальной кривой для построения но дашшм простых испытаний образцов без остаточных ипнряжотШ для описания поведения материала при наличии остаточных напряжений позволили разрабоать расчетную методику прогнозировании влияния остаточпнх напряжений на долговечность образцов с Концентратором. С-Х"мл реализуется посредством выполнения оледумипх этапов расчетов и окснеримоптов: 1.пронести усталостныо испытания при циклическом растяжении-сжатии гладких образцов для получения исходных мохашпеских свойств материала в число которых входят диаграммы статического и циклического деформирования, а так же кривая усталости; П.провести усталостные испытания образцов с концентратором;

3.используя данные проведенных испытаний построить сетку критериальных кривых для различных долговочностей;

4.методом расчета получить эпюры распределения компонент переменных напряжений в опасном сечении образца с концентратором для какого либо определенного номинаольного напряжения;

5.на основании сравнении напряжений в концентраторе и глацким образце при одной и той жо долговечности определить глубину от поверхности концентратора, на которой; будут браться величины компонент лермоншх и остаточшм нанряяамшй для дальнейших расчетов;

к.одним из известных методов ( расчетлли изме{йниие) получить распределение компонент остаточных напряжений п образно с концентратором посла пластического ого деформирования и, используя полученные величины действующих в концентраторе переменных напряжений, раечнтоть стабилизированный уровень остаточнпх; 7.используя компоненты остаточных и переменных нзнрязгепий рас-читать параметры критерия и, напесп полученную точку с координатами тскт и на сетку критериальных . кривых, определить долговечность' образца с полученными остаточными напряжениями при том поминальном напряжении, которое было использовано в расчете амплитуды действующего в концентраторе напряжения.

Лппробация данной методики показала (рис.4) удовлетворительную сходимость данных испытаний и результатов расчета.

Гис.4.Экспериментальные (сплошные линии) и рассчотние (пунктир) кривио усталости стали 10ГИ2МФЛ (а) и сплава ЛМГО ;б) для образцов с концентратором: 1 - предварительное'растяжение;- 2 - рас-штифтовка при 4% натяга; 3 - со штифтом; А - предварительное сжатие; !> - двухосноо нодаатие. .

. 1? заключении . диссертационной работа сделаны следа'щие общие выводы: •

1.Разработана методика расчета ВДС в концентраторе от переменной нагрузки .с учетом циклической пластичности исследуемых материалов, полученной по данным проведенных с этой целью : экспериментов на гладких образцах. Для расчета.НДС в пластически деформированной зоно образца использовалась деформационная модель теории пластичности, уравнения которой решались методом конечных элементов, реализованным в пакете прикладных прохрамм.

2.Разработаны и реализованы методы "предварительного пластического деформирования образцов с концентратором, позволившие создать остаточные напряжения, среди составляющих компонент которых либо соосная переменной нагрузке, либо перпендикулярная ей компонента значительно превосходила но величине две остальные. Для гак-до го из видов пластического деформирования образца с помощью метода конечных элементов проводе» расчет 1ЩС в концентраторе, досто-

верность которого подтверждена прямыми измерениями деформаций в концентраторе.

3.Исследованы характеристики сопротивления усталости стали 1 ОПЕШУ! и алюминиевого сплава /М1'6 при наличии концентратора и остаточных напряжений, шицнировэшх но разработанным схемам. -Результат усталостных испытаний подтвердили для исследуемых материалов факт отрицательного воздействия растягивающих и полог,дельного воздействия акимамщ« остаточных панрямлшй. Сравнение кривых усталости исследуомых металлов показало, что .степень влияния остаточных напряжений на усталость зависит от механических .двойств материалов, в связи с чем наблюдаотся весьма малое влияние остаточных напряжений на долговечность образцов, выполненных да алюминиевого сплава.

4.Анализ полученных экспериментальных данных показал, что по . драйней мере для наследуемых материалов, влияние на усталость ком-¡¡вдгои'ш, перпендикулярной оси переменного нагружения сравнимо с Ш'яниом компоненты, сооспой с церемонной нагрузкой. 13 связи с утцм, в отличие от сложи шиихоя традиций, оценку слияния остаточ-ИНК напряжений па характеристики сопротивления усталости материалов представляется поосЭДшшнм осуществлять с учетом всех соогав-ляицих эти напряжения компонент.

Ь.На основании анализа данных экспериментов, взятых из литературных источников, сделан вывод о том, что осиопноо влияние остаточных напряжении на усталость материала определяется их уста- . ловившимся уровиом. 0 учетом этого предложена зависимость, в которой установившийся уровень остаточных напряжений определяется в связи с механическими свойствами материала и параметрами внешнего переменного нагружепия. Используя полученную зависимость представилось возможным рассчитать НДС в концентраторе от воздействия переменной нагрузки и установившегося уровня остаточных напряжений.

6.С учетом литературных данных в качестве возможных вариантов Еибора параметров НДС в концентраторе для расчета долговечности надрозашшх образцов рассмотрены напряжения, определяемые па поверхности концентратора, напряжения в точко их максимума, и напряжения, взятие на глубине, где интенсивность их амплитудного значения совпадает с амплитуднш значенном напряжений гладких образцов при одинаковой долговечности. Представление данных усталостных испытаний в виде диаграмм продольных амплитуд, построенных в интенсиппостях напряжений, показало, что в случае выбора

Iii

[аггряжониИ по тротьей схеме наблюдается наиболоо тисмая корреля-цы расчетных точек с описывающей их кривой.

7.D результате анализа данных усталостных испытании с иомо-1Ы> различного рода комбинаций -предельных соотношений компонент Юйствущих в концентраторе напряжений установлено, что наиболее ■есная корелляция расчетных точек и онисываюшой их кривой наблюдается при использовании линейной зависимости касательных октаэдри-еских переменных напряжений от нормальных октаэдричеекпх пиромеи-ш и статических напряжений. Кроме того нокаоапо, что учет влияния статической составляющей на амплитудное зпачонио переменных апряжоний иозполяот полностью совмостить расчетпыо точки, ссют-отствующио данным испытаний образцов с концентратором и остаточ-ыми напряжениями и критериальную кривую, построенную по данным сшгганий гладких образцов.

В. lia основании использования критерия огстаодричоских наиря-оиий• предложена модель пргнозироваиия. влияния остаточных нанря-ений на долговечность образцов с концентратором, которая с учетом олаксации напряжений и их влияния па величину норемопного ыапряже-ия, в области мпогоцикповой усталости дает погрешность не нровы-пющую G - О % по номинальному напряжению.

Основные результаты диссертации изложены в следушцих публи-ациях^

1.Трощенко ИЛ'.,1Шбапев Г.В..Стопура K.M. Влияние остаточ-их напряжений на сопротивление усталости материалов при наличии ' нщептратора // - Научная конференция "Прочность материалов и птоптоп конструкций при слояашм напряженном состоянии", Севзе-эполь,18-20 июня 1992г.: Тоз.доо. - Киов, 1УЖ. - С.36.

2.Трощенко й.Т.,Цыб;дюв Г.В.,Отопура A.B. Критерий усталост-эго разрушения при многоосном нагрухоиии для оценки долговечнос-I материалов в колцонтрэторо при наличии остаточных напряжений

f Научное совещании "Прочность маториалов и элементов конртрук-ift при звуковых и ультрозвуковых частотах , нагруюаил", Киов» Î-14 октября 1992г.: Тоз.'докл. - Киев, 1992. - С.43-44.

3.Цыбанев Г.В.,Цтепура A.B. Анализ НДС в концентраторах на-шгоний при циклическом пагрузеении материалов // XXIV Научное |вещание по ¿фобломам прочности двигателей, Москва, 26,- 30 ап~г >ля 19Э2г.: Тез.докл.- Москва, 1992. - С.66-67.

. 4,трощенко И.Т., ЦыбановГ.В., Степура A.B. Разработка ыето-

IG

да учота влияния концентратора напряжений и остаточнкх напряжений на циклическую долговечность стали 1Ш12МФЛ. Сообщение 1. Анализ напряженно-деформированного состояния материала // Пробл. прочности.- 1993.- N8.- С.3-13.

5.Трощенко В.Т., Инбанеи Г'.В., Степура A.B. Разработка метода учета влияния концентратора напряжений и остаточных напряжений на циклическую долговечность стали 1иП12МФЛ. Сообщение 2. Прогнозирование циклической долговечности // Иробл.прочности. -1993.- N10.- С.3-19.