Моделирование ползучести и длительной прочности конструкционных металлических материалов при одноосном нагружении тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСГВЕНШЙ ОТКШГьЙ УНИВЕРСИТЕТ

г -л _ На правах рукописи

¡'1 и 0|Ч

•2 !| И Л Я 'С1"-»

АШАКУНИ Андрей Левонович

УДК 539.4 + 539.376

Моделирование ползучести и длительной прочности конструкционных металлических материалов пря одноосном нагружении

Специальность 01. 02. 04 - механика деформируемого твердого

тела

АВТО РЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском и конструкторском институте .энерготехники (НИКИЭТ) министерства Российской Федерации по атомной энергии и Всесоюзном научно-исследовательск институте по нормализации в машиностроении (ШШНМАШ) Госстандар та СССР.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.Л.Данилов;

доктор технических наук, профессор Б.И.Тараторин;

доктор технических каук, профессор С.Д.Иванов.

Ведущая организация - НПО ЩИ им.Н.й.Ползунова.

"/Ы 1993 г. в /УГ^Ч

Защита состоится "/О"' ¿¿еК4й/Ц 1993 г. в_ на заседании Специализированного совета д 053.20.02-при Московском Государственном Открытом университете по адресу: 129805, Москва, ул.Корчагина, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГОУ. Автореферат разослан " " ШзЪМ 1993 г. •

Ученый секретарь

Специализированного совета В. Г.Дмитриев

- г -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из основных проблем -созремен -ной техники - обеспечение прочности и кесущой способности эле -мэнтоз конструкций, работающих в условиях высоких температур. Требование наиболее полного использования прочностных к дефор -мационкых свойств конструкций приводит к необходимости совер -шенсгзонания расчётно-экспериментальных глетодов оценки характеристик ползучести и длительной прочности современных материалов.

Машиностроительные конструкции, как, правило должны расчитываться на 20 - ''0 лет работы. Естественно, что проведе -кие промышленных нспьггауий на такой базе невозмокно.Используемые промышленности-! катоды ускорзкнкх испытаний требуют проведения испытании длительностью не менее 10^ часов. Поэтому самой актуальной проблемой5решённой в диссертации,явилась разработка соотношений, обеспечивающих зозможность надёжного прогнозирования длительной прочности по результатам испытаний длительностью не более Ю*3 часов.

Существенно затрудняется расчёт и отстутствкем единой феноменологической теории ползучести.Поэтому валное практическое значение имеет и разработанная з диссертации достаточно простая кинетическая модель, обобщающая наиболее распространенные феноменологические соотношения Андраде,А.Грехема,П.В.ДеЕкеа,О.В.Сос-кина и Г.Ш.Лелина.

В условиях нестационарных температурно-силозых воздействий упомянутые теории соответствуют классическим способам учёта нестационарности - теории упрочнения и принципу линейного суммирования повреждений.Однако, в некоторых случаях могут наблюдаться существенные отклонения от них при разгрузке»догрузке,крат- -козременных перегрузках,повторном и циклическом кагружении,которые не могут быть удовлетворительно описаны существующими теориями. Поэтому имеет значение к разработанная в диссертации обобщённая кинетическая модель, позволяющая осуществлять расчёт и прогнозирование с учётом указанных эффектев.Важное практическое значение имеет разработанный,как следствие на этой модели,достаточно простой экспериментальный критерий для проверки применимости упрощённых классических методов учёта неегационарнсети (теории упрочнения и принципа линейного суммирования повреждений)

- г -

Лель работы. Разработка соотношений длительной прочности и кинетических уравнений ползучести,позволяющих осуществлять расчёт и прогнозирование поведения различных классов конструкционных металлических материалов в широком даалозоке температур,напряжений к режимов нагрукения.

Метод исследования. Основной метод исследования - сравнительный анализ результатов большого количества экспериментальных исследований ползучести и длительной прочности различных метали -• ческих материалов в стационарных и нестационарных условиях нагру-жения.В основу разработки соотношений длительной прочности положена гипотеза дробной зависимости от напряжения С.А.Шесверикова и наиболее физически обоснованные температурные зависимости Дорна. Создание кинетической модели ползучести производилось с учётом классических законов упрочнения,кинетической теории В.Н.Работнова, и феноменологических уравнений Г.2.Ленина,О.В.Соснина,В.С.Ьамест-никова, Б.Л.Самарина,Андраде,А.Грехема и П.Б.Девиса.

Банная новизна, работы заключается в создании соотношений ,позвсшзигжх осуществлять расчёт и ьадёжное прогногирст-»"«

полз;/чести м длительно!; прочно ста широкого круга конструкт______

металлических материалов г стационарных к нестациснарыпс условиях натруаешш:

а) на основе анализа большого количества экспериментальных данных по длительной прочности предложена нова« функциональная зависимость,связывающая время разрушения и параметры испытаний. Показано, что по сравнению с существующими методами она позволяет для широкого класса конструкционных материалов с меньшим числом определяемых параметров и достаточной степенью точности прогнозировать характеристики длительной прочности в области структурно стабильного деформирования.Разработанный .метод обеспсчи-

-Еает^с^мезшзсть-тфс^сгаирозшиягтгли -

более часов по результатам испытаний до Ю^часов ;

б) разработана обобщённая кинетическая модель ползучести и длительной прочности могалличееких материалов,позьолиьаая описать широкий круг аффектов,наблюдаемых з условиях сгупянчатого. кратковременного,повторного и циклического изменения нагрузки;

б) разработал упрощённый предельный случай обсей модели, соответствующий теория упрочнания,принципу лмнэйногс сухшрова -ния поарездений и содернащнй в качестве частных случаев еоотно' -шения А.Грехеыа,Д.В.ДеЕИса,О.В.Соснкна и Г.Ф.Лепина.

Первая составляющая предельней иодели соответствует температуркой зависимости Дорна :и характеризуется степенным законом упрочнения.Критэрием применимости этой составляющей монет служить отсутствие ускорения процесса ползучести после кратковременных перегрузок.Вторая а третья составляющие характеризуются экспоненциальным законом упрочнензяч нарушением температурной зависимости Дорна и реализуются в основном на жаропрочных никелевых сплавах ;

г)показан аддитивный, вязко-упругий характер обратной ползучести конструкционных сплавов и рассмотрены модели для её описания;

разработана модель ограниченной ползучести»которая в предельном случае вырождается а теорию пластичности.Показано,что такой процесс ползу^есттРГ^Я^аетноста, на меди в области умеренных температур (~200°С и более}.

.Научная достоверность результатов- диссертационной работы подтверждена ьнсдериментагк-юй проверкой разработанных мвто -дов на широком классе коеегйтзщиокных материалов: десятках различных марок стали "{2устени5наз»перлитных»мартешстых,жаропрочных, теллоустойчивых,ко|55озионвсстаЗких и т.д.), чугуне,большом числе нихслегых л фзмсникелевнх ?нгропрочныхглитейных,окалиностойких тугоплавких(молибдшозыг,2ржзБых , ыедшх ,титановйх,лёгких(вх-лшиниегл'ху.гагнйевих') и др^т^я? сплавах в широком диапозоне температур (от — 200 до 1500°О., з условиях стационарного,повторного и циклического нагр^екийаркзгруз ки,догрузки и кратковременных лерзгрузок.

Практическая ценность работы состоит в том, что разра-5стайные*методы позволяют осуществлять надёжное прогнозирование длительной прочности на 10й побелее часов по результатам испытаний длительностью яз более Ю*5 здеоз. При прогнозировании на 1(Р (10 лег) к более часов это дает экономкй по сравнению с используемыми промышленностью .кетозгш не менее чей на порядок по базе испытания; согдзащает с-тзёг.! необходимых экспериментальных исследований и разработанный критешй тшкмзнимости принципа линейного суммирозащз повреждений и теория упрочнения.

Разработанная .мзтодгка описания процесса ползучости и длительной прогости.,алгерижа и программы последовательного определения постоянных..,расчёта я прогнозирования могут использоваться при оптимальном проеетзровании конструкций.

Внедрение результатов. Результаты, диссертации внедрены на двенадцати предприятиях.3коношческий эффект от Енедрения,за счёт сокращения объёма типовых и дободочных испытаний,составил более двух миллионов рублей (по цзнам 1990 года)

Кроме того, разработанные методики били положены в основу четырёх межотраслевых нормаетшо-медаодиязских документов Госстандарта :

- методические рекомекцзши НР Ш — 82 "Метод определения параметров кривых ползучее® к накопления повреждений при одноосном нагружении ;

- методические рекомеедащи МР 63 — 85 "Расчётно-экс-периментальный метод определения ХЕ|зак.теристнк ползучести и длительной прочности металлических материалов при одноосном нагружении в условиях нестационарного сяяавсто воздействия" ;

- методические рекоыендгцш. МР 182. - 85 "Расчётно-экспе-риментальный метод определения параметров ползучести и длительной прочности при сложном напрякёзншя состоянии п стационарных условиях нагруженкя" ;

- рекомендации Р 54 - 286 - 89 "Методы расчётно-экспери-ментального определения характеристик ползучести и длительной прочности

Использование рекомендаций позволите уменьшить не менее чем на порядок базу испытания, необходимую для надёжного прогнозирования длительной прочности.В касигаабе ст.раны это приведёт к экономии в несколько миллионов рублей в>. год (до ценам 1990года).

Аппробация. Результаты работы докладывались на всесоюзных конференциях "Ползучесть в кснстрдтсциях" в Днепропетровске (1982г.) и в Новосибирске (1984г.на Всесоюзном симпозиума "Математические метода МДИТ" (1984г.) и ка XXI Всесоюзном научном совещании по проблемам прочности йЗЕЗигедей С198бг.) в ИПМ АН ССС1 -на-эаседакиях-науадо-методкчес1гог1^^ссяь1"&андар'1'изация мен о дов" расчёта на ползучесть и длительную арсчносча.™ НЕС Госстандарта (1980 -1988 г.г.), на заседания секцзи "Расчёте и испытания ка прочность" НТО Госстандарта а ВИЗ АН СССР (1988гЗ)на научных семинарах ШЕХ ЖУ (1980 - 1993г.гЛ„ МММ Ш СССР (1390г.) и МГТУ имени Н.Э.Баумана (19Б9-1992г.г.), нг. Всесоюзных конференциях со ползучести в Киеве (март 198Э г. I' и КНП - 2000 б Куйбышеве (сентябрь 1989 г.>и в Новосибирске Стать 1990 р.)

р:

- о* —

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 27 статьях, трёх методических реявмзндациях, методических указаниях, справочнике,тезисах,рефератах и аннотациях докладов.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, семи глаг* общих выводов, списха литературы и приложения.Общий объём работы 312 страниц. Основная часть содержит 267 страниц,из которых 153 страницы машинописного текста, 78 рисунков, 51 таблица.Библиография к работе включает 221 наименование.Приложения содержат 22 страницы

Глава I. Анализ современных теорий ползучести и длительной прочности металлов. •

НаибольшЪе распространение в промышленности получает простейшие методы оценки дожгозечкосги, к числу которых отно -сятся з первую очерздь метода прогнозирования длительной прочности.Валность этой проблещи, породило большое число исследований

B.К.Адамовича, М.З.Баушгейна3З..Н.Гетшоза,' Е.'Р.Голубозского ,

C.К.Журкоза, В.Й.Коввака, ЗЛЗ.Кривенюка, В.В.Осасюка,И.М.Перца, Г.С.Писаренкс, А.В.Станюковича, И.И.Трунина,Я.Ф.Фридмана,А.А.Чижика и др. Наиболее лростки ¡способом прогнозирования является экс.'ралолящя длительной прочности по результатам испытания при напряжениях вше рабочих. Зависимости длительной прочности от напряжения, лежащие в основе таких методов,развиваемые в работах В.Н.Геминова, В.З.Кривенюка я др., должны содержать минимальное число (желательно не более одной) постоянных материала. Однако, реальная зависимость длительной прочности от напряжения досте -точно сложна,поэтому методы зё экстраполяции приводят, нак, правило к недоступным погрешностям при прогнозировании более чем на порядок по оси времени.Вследсгвии этого,как отмечалось ещё Бейли., наиболее перспективным считаю ся методы температурного прогнозирования, которые пркзодят к рабочей температуре -результаты испытаний, полученные при более бесэких температурах.Их преимущество состоит в то;л, что по этой приведённой кривой осуществляется фактически интерполяция (а не экстраполяция)длительной прочности. Такие методы основаны на опрзде^ящих соотношениях связывающих время до разрушение -¿^ нварЛЕЭние сГ'и температуруВ настоящее время за рубеяо^ наиболее широко используется метод (являющийся обобщением метода Ларсона-Киллера) допускающий прогнозирование длительной прочности сталей и никелевых сплавов на

.б'

2 10 часов по результате« испытаний длительностью не менее З-Ю^часов.В отечественной энергетике наиболее широко используется метод ЦйТИ (В.К.Адгшовича) д опупкающиК прогнозирование длительной прочности сталей к железо-ник&Ееаых сплавов на 2'105 часов во результатам испытаний длительностью ке менее Ю^часов.

Наиболее физически сбоснованнш является соотношение

Дорна

-ае(%/т)1 <1,

где - некоторая критическая велжэна т, к, обычно близкая к температуре плавления; ¿¿с - пелкчина не зависящая от напряжения. В соответствии с гипотезами некоторых ааторов (С.Акселл»З.Гарофа-ло» В.М.Роэенберг и др.) в области ^игранных температур и высоких напряжений энергия активации $ махат существенно зависать от напряжения. Это служит основанием для соотношения Ларсона-Миллера„

Ш) = Т(с+Шц\\ (2)

»

где С ~ постоянная материала (ларсана-Угалера); / гас. Разработаны и другие теипературно-Бргмевнке зависимости Клауса (которая, как показано в дассертацга,. цракигоески эквивалентна соотношению Ларсона-Миллера (2) ); Мэнсока-Хаферда.Мэнсоь-а - Бревна к др. Однако,все эти зависймосгя на соотзеустзуют эксперименту в широком диапозоне температур и напряжений. Поэтому Т.Прнка, В.Фолдина,В.К.Ковпак и др. разработали- мевод кусочной аппроксимации кривых длительной прочности с рястом трёх типов разрушения (зкутркзеренного, от клиновидных ервцки ж пор}.С использованием наиболее физически обоснованного соотношения С I ) с классической логарифмической аппроксимацией фуажи^аТ}^} в диссертации был получек аналитический аналог "той етучттештд :_

4 = г ; §4 = ; з)

где I = 1,2,2 - номер типа оазрушпостоянные матзока-

л '

да; - величина ке завлегяцак от напряжения".

Соотношение ( 3 5 содержит не менез 9 экспериментально определяемых постоянных и оказывается маясг^$зстивньс; догя промышленного использования.

Классически« методом учёта нестационарных температурно-силовых воздействий является принцип линейного суммирования повреждений ^ А-¿^ — £ , где С =1,2..^¿-время до разрушения при 7^= 1~. , ^Ai.- время I -ой ступени нагружения.

В основе феноменологических теорий ползучести обычно лежит учёт простейших эыгирическийх соотношений,полученных для описания кривых ползучести при постоянных напряжениях и температурах.При описании нескольких стадий ползучести часто (Андараде, А.Грехемом.П.В.Девисом,В.П.Самариным и.др.) используется гипотеза аддитивности:

где (5" - суммарная деформация; ^ -соответственно упру-

гая, пластическая (снлероноыеная),вязко-упругая {обратимая) составляющие £ ; & - деформация ¿-ой стадии ползучести. Для описания неустановившейся ползучести классическими является логарифмический (низиотеппературшй),степрнной(наиболее распространённый)« экспонетщиалькый (наблюдаемых на сталях и никелевых сплавах)законы яолзучастя:

р _ A -t*73'

где &р Ptf у l^f у - величины не зависящее от времени;

- постоянная материала. Для тетьей стадии А.Грехемон и П.В.Девисом были установлены соответственно степенной а показательный законы разупрочнения.

, (8)

ps = gexpifi) f ( 9)

где M, ^ - величины не зависящие от времени; -постоянная материала ( /ё у £ 3-

Устанозленше в большом числе работ подобие зависимости от напряжения скороста установившейся ползучести Р (<f) и величины {Pz "t* - coh&4 => -//?%. = a>*>s-i

что соответствует дефоригцнонному критерию длительной прочности) объясняет практику использования одинаковых аппроксимаций для

функцийт и г. .При использовании гипотез Дорна классической аппрок гиыацией является степенная/-^ ^Нарушение этой зависимости в широком диапозоне напряжений вызвало разработку различных обобщений этого соогношег-ия, наиболее янтересним кг которых является зависимость С.А.Шестериксва.

4=&- о-л " ( ю )

где - постоянные материала; б^ -предел-кратковременной

прочности.

В соответствии с работами С.Н.Дуркова при использовании соотношения Ларсона-Ыиялера классической алпроксккациеВ функции 4- является показательная - постоянные материала) .Однако эта зависимость даёт удовлетворительные результаты только а узком диапозоне напряжений.В работе показано,что использование соотношения Ларсона-Миллера не целесообразно: оно является более слоаиым и менее точные чем соотношение разработанное в настоящей.работе.Поэтому использование показателей аппроксима-

* ции функции т не имеет достаточных феноменологических оснований.

Математические модели ползучести,описывающие процесс и в нестационарных условиях, обычно сскевывгат.сЕ на гипотезе кинетических уравнений Ю.Н.Работкова,разработкой которых занимается многие советские .учёные В.Д.Голуб, Е.Р.Гояубовсккй,А.С.Демидов,!). А, Ерёмин, В.Н.Киселевский, Г.§.Лзпкн, А .МЛокощенко, Н.Н.Ма-лииин, Г.П.Мельников, С.1.Милейко,В.С. Наместников, А.Ф.Никятенко, К.Й.Романов, Ю. П. Самарин, О.В. Со ежи, Й.И.Трунпк, Г.М.Хакинский, А.А.Чижик, С.А.Шестериков;, Б.э.Шорр и др.. Классической моделью неустановившейся ползучести является теория упрочнения Р Л0^ елй с учётом степенного закона ( б ):

__(ли_

гдеХ -постоянная материала; точкой обозначается производная по времени.

В условиях возрастающего,повторного,кратковременного (а иногда и убывающего) изменения нагрузки ыог-рг наблюдаться существенные отклонения ит уравнения ( II ). .Модели учитывающие эффект "дог -рузкк" развивается в работах Н.С.ВйласоБа,В.Е.Киеелэзского,В.С.Нй-

местникова к др., гфбзкг '"отдыха"- а работах Н.И.Ыаланина, XJ.iL Работнова, Г.М.Хазеинсяого и др. Однако, эта модели принципиально не описывает эффзж? ^кратковременной перегрузки", а, как показано в диссертации, вез три эффзтяга "отдыха", "догрузки*\и "кратковременной перегрузки3 обычно взаимосвязаны. Аналогичные отклонения наблюдается я от пшнципа лилейного суммирования повреждений. При этом существенные отклонения от классических теорий при разгрузке обычно наблюдаются только за классе варопрсчшх никелевых сплавов.

Учёт трзгьей стадии развивается в основном по двум нацрав-„ лениям. Развитие структурных моделей, с учётом процесса трещинооб-разованпя, осуществляется В-В-Киселевскии» А.Ы.Локощенко, Г.П.Яель-никовым, А.А Чисткам и др. Однако, эти модели все более усложняясь описывсет лишь ограниченный набор-экспериментальных данных. По «ере накопления деикйх веч бпашее развитие в работах Г-Ф.Лепяна, А.и ЧкКитенко, О.В.Соснина, И.И.Трунина, С.А.Швстеринова к др. получают феноменологические модели. -Йаябояьпее распространение полу^ чили, основанные ш гипотезе подобия диаграмм ползучести при различных напряжениях^; = Я>(<Я МШ^)) , деформационное соотношение Г.э.Лепина з знергетичесгое уравнение О.В.Соснина:

р р~л гхр (?Р) ; ( 12 )

^ Я , (13)

гдеу?= [ ¿¿Р ; щ» Я=0>- ; X, ^

Л^ - постоянные материала.

Зависимости А.Гретема (В), Л.Девиса и уравнения (12), (13) описывают широкий щ>уг экспериментальных результатов. Поэтому основным недостатком рассматриваемого направления, которкй был устранен в нестоящей работе, явяяется отсутствие единой феноменологической модеет.

Всё большее развитие получает направление (Ю. П. Самарина, Ю.А.Ерёмина и др.$в связывайте эффект обратной ползучести метал-лоз с вязко-упругой составлшцей Рс<£0 , что получило дополнительные подтверждения л э настоящей работе. Для описания Р^ авторы эте® кощепщи использунт аддитивную суперпозиция линейных уравнений:

- 5 V ; - ^ - ^ ^ , 014 >

где Ф (<>л Т) ; з- постоянные материела.

Кроме того, в обзора уделен»? внинанза фсзкчйсгкш ас-векам теории ползучести. эксперта» стальным исследованиям следов скольженк.т к субструктуры Мй£-^шна,В*М..?азенберга,Брауна, ".Гранть,Вжльлмса, Мотта, Паркера. Д-Б.Яку'говича. и др.Рассмотрена формула минимального растеянин ывцду дислокациями.,которые проходят друг под другом на паралагьньк плоаэзстюс.Обсукдается теория ползучести Акулова-Ли :

гдз .-число своблдных дислокаций ; 7") ,

йзлоязнкое обуславливаем основный задачи диссертации :

1. Разработка единой ш^амагричзеаой зависимости длительной прочкосгя,обеелечива!Нцей, возможного надёжного прогнозирования по результатам нсгасгаакй на ограниченной базе.

2. Разработка единой шжетичесхсй модели,обобщающей соотношения Г.Ф.Лешка. О.В.Соскана»А.Грехема,Й.З.Девиса.

3. Создание обобщённой кинетической модели ползучэс-нт и длктс-льной прочности для описания эффектов нестационарного нагружгния.

Главы 2,7. Соотношения длительной прочностат.,

внедрение и зг-ономическаяг объективность.

В результате анализа тартсога крджа экспериментальных данных было установлено, что энергия актавацик в соотношении (3) может быть выражена как линейная функция от показателя длительной прочности Я' -

= X. п§(*■■<* . „„.

Расчётные значения величины ^ йен- к&кболгэ закнж классов,

кокструкцЕгошых материалов,определенные исходя из наилучшей прокснмацик экспериментальных дажах: представлены в табл.1

Таблица I

и йолнб- Хромо- Никелз- Сгаль, ЦИркони- Алюминие-

«агеривл ден0Бые вые вые и чугун» егвые вые

сплавы сплавы хрсмо- гитане- йплебы сплавы нккелевш еы&

_сплавы сплавы_

7? •с 2600 1900 1400 1200 1000 700

Во все«: случаях, за 'ksbscihkm исключением титановых и цирконие-зых сплавов,величина аенит з полосе: температура появления 55идкой фазы - теетература плавления . Кусочная аппроксимация весьма зыердцияет расчет к особенно прогнозирование длительной прочности .Однако :н&£ичпз в (16) единых для всех видов разрушения температурных констант (9 -и 0,525)наводнт на мысль,что соотношение (3) кокат слуязть просто кусочной гппроясиыгцяей некоторой непрерывной нркзсй, Тогда её уравнение должно получаться обобщением жогарифмичвской функции 2 зависимости (16):

b-k=3Ttrr+д/v. «г*** . <„>

Для аппроксимации функции 3? оказалось целесообразным использовать частный случай зьвискшсти А.С.Шестерикоза (10) с б^ = <9_ В результате была .получена следующая модель:

= -] ■ (18)

ф + 4^5- ^ /г , " (19)

где Х0 , Df ? ZD„ - по сложные материала ; О0 — ' П/TiL. Расчёт большого колитасгзг данных показал,что модель (18) описывает зксперЕментальине результаты с тако£]тке точностью,как кусочное соотношение СЗ) с дзвгггко постоянными материала.

В оСласти ;умэрэннкх температур qsT^ величина oj слабо зависит от тэжерзтурн и его аппроксимация в соотношении (18) нарупизгся.В терминах Дорна зто соответствует зависимости энергии активация'О от гемпературы.В этом случае необходимо просто отказаться от аппроксимации (19)функции и исполь-

зовать только завнекыость (13).Соотношение(18)содержит уже две постоянные материала Зе ,3)„vi функцию (т). Для определения постоянных соотношений (15)¿(19) были разработаны программы. Из зависимостей (16) н (19) следует,что экспериментальные кривые длительной прочности могут быть приведены к некоторой фиксированной температуре Для этого исходные кривые перестраиваются: а приведённая координатах ^ — ^ по следующим формулам .' , '

= ; ' его)

В диссертации приводятся приведённые по формулам (20) кривые дли-

тельной прочности большого числа ыатапяанов,удовлетворительно соответствувше зависимостям (18) и (19).Для зависимости (19) соотношение (ЙОГко содар.-га-т опрэделгжзых аз зкеперимектс. парамз-троа. При использовании только засисигясти (18) для устойчивого определения величины б^ , как показано в диссертация,обычно достаточно базы испытаний а 100 ^йсаз.ГГрсгказкротзанке длительной прочности осуществляется по привздёнкны кривым £н "еэзмогно только н её пределах),приведением по формулам (23) экспериментальных данных полученных при температурах гше рабочих^Прк этом для сталей увеличение температуры на Ю0°С раа? возможность прогноза на 1-2 порадка по оси времени.В диссзугащ- бил осуществлён статистический анализ большого числа экспериментальных данных. Ло литературным источникам рассмотрены,а основном* данные большой продолжительности 10^- 10 часов.Средне® значение? погрешности Б" к её сраднеквадратическое отклонение 5* определялись ш эормуяам :

где д. = - ) /б^- -соответственно рас-

чётное к экспериментальное значение % М -число значений Сл ^

^/г * ) -значения *ь вьгаеелгнкые ссотзетсгвен-

но по моделям (18) ,(19) к соотношении Лгрсоьа-Яиллера ^Расчётная модель определялась по критерию бяюра е. уровнем значимости. ■ - .

В диссертации показано,тео зависимость С1В) позволяет осуществлять расчёт к температурное прогнозировшие (по формулам (20) )длительной прочности широкого круга конструкционных сплавов в широком диапозоке температур ( не менее максимально допустимой температуры использования сплавов,} с погрешностью не болез 10%. Упрощённое соотношение (16),(Г9-) аклзывается особенно эффективным для расчёта сталей.

В качестве примера з табл. 2 представлены, некотаще результаты расчета длительной прочности,выполненные для различных организаций . Из табл.2 так пе видно, что разработанный метод удовлетворительно списывает длительную прочность используемых в промышленности материалов.Дисковые никелевые сплавы ЗЙ£98ВД,К65АЮД, ЗП741П и все стали удовлетворительно- описызакдаи упрошенным ьа-ряантом метода (185 ,(19) .Наложение контрольных точек (ВНИИНЕЗШЭШ, 03ШТЕХЭНЕРГ0) большой продолжительности (Ю5чвсов) показало удо-злетворктельное соответствие эксперакзагу разработанного мо-года температурного прогнозирования (20).

- 1.3 -

Материм Организация Диапозок ^ ~ "с-" Расчёт с-.

77 оГ 1?> У> о^ пая /• ___■ з ) с_% /„ /„ модель %

ЖС6Ь' ЦИАМ 900-1200 49 7,7 19,0 5,8

ЭЮ29 Каз ИЮ 700-950 1.3,2 6,2 9,2 (18) 5Д

К65А10 ЦНШ"Прсметейп700-1000 22,5 5,6 12,3

ЭИ698ВД МАМ 550-750 5,3 4,4 9,5 3^0

Н65АТ0Д ДНШГ'Прометей"700-Ю00 5,7 3,6 4,2 3^9

ЭП741П Цй/Й 650-800 3,6 2,9 4,0 3^0

03X16Н9М2 НИКИЗП 550-700 -3,1 3,0 - 2^5

15Х5М 1 ВШИШП5- 500-700. 3,1 3,1 - (18), 2^4

45Х25Н20 МАШ 800-1000 1,6 0,9 - (19) ГД

12X1.® ШИЯЧЕЕШГ 540-610 3,1 3,1 - 2Тз

12X1'.'5 ООШТЕХЭКЕРГО 540-675 ~ 2дГ

ШПШ ВТЙ 540-610 2,3 2,3 -

СТ4 ЕЖШШ 150-350 7,5 1,2 - 0~8~

-----:—:--(18)

ВТ1 В.Г1ТС 150-350 7,8 1.5 .- 0,9

Прогнозирование длительной пробноС1й (по еоетнеиенияч 205 ) путём проведения•испытаний пр." температурах на 100-200° С БЫшЗ рабочей ке всегда возможно (.материалы могут эксплуатироэа-т-ьсп на предельных температурах сбоой структурно;' устойчивости) й усложняет испытания. Возможность надёжной эхетраколйцаи длк-?ел&нс.'й прочности по напрядекаи требует фиксирования коэффициентов Т'0 , зависящих от температуры) соотнопбпия?1В5 заранее извеевкымк числами. 3 диссертации показано»цго в зависимое?!! от состав», иаиерияла и его "фактической" прочности (20°С) коэффициенты , 3)г соотношения (18) могут быть фикезгрозаны в соответствии с тгбк.З, гдй :

П^) = ^ 2 ? ) • (21) -

Фитенрозагше коуфЬтцк-лег. Д, аналогично фиксирован.-!« постскнксй С ссатнстачпя ^арсона-!'.%ллер.?. (2),а изменение величины бита связало с изменением механизма ползучести.

Из табл.3 могут наблюдаться исключения,в этой случае выбор значения Л)0 (например : Х0 = -39, -44, или -47,6) осуществляется исходя кз неллучшего соответствия экспериыекяу.

Б области эксплуатационных температур глропрочные материт»/ (стали и никелевые сплавы) имеют высокий показатель длительной прочности , равный 4.5 единицам (таби.З) .Обычно используемые про}щ12ленност-ып легированны? перлитные стали опискенетсй однопараметричеокой зависимостью (18) ( =5; - -41) при температур;« до 500-580°С.Пра более выгостх температурах используется зависимость (18) с И,, = ) (соотношение (21) Ь-Пра этом для наиболее распространенных .в отечественной теплоэнергетике сталей Хс = -3?. Переход от одной зависимости к другой определяется только температурой и не зависит от времена.Это является сущеетвзннйз? преимуществом зависимости (18) по еравненню со степенной. Аналогичное изменение коэффициентов у углеродистых сталей происходит при температуре 380°С.С другой сторокк,Б атомной энергетике максимально допустимая температура применения составляет: для легированных перлитных сталей - 500°С; для углеродистых сталей - 350°С.Эксплуатация остальных паропрочкнх материалов при температурах,где происходит резкое снижение показателя длительной прочности 'механических характеристик) Ц}п =4 и ля 5 единиц, таете не допускается.

Исключение составляют отечественные перлитные стали типа XIМф) з-епловой энергетики, эксплуатируемые при таизерату-рзх: до 540°С. В соответствии с табл.3 к эаьисюлссуйш* (16),(21) у этих матзриалов ыогут реализоваться (в терминах Т.ПРЕаД,В.И.Ков-'пака и др. )Всв три типа разрушения {Ъп =5; 3)п =3; 3) .В дн-

ссергацки показано,что наиболее укивесальным и эффективным для этих ыатерианоЕ является,но зависящее от гипс разрушения, темпера-турноз г.рогкозировекие по соотношениям (19),(ЙО).Однско при необходимости ыохет осуществляться дополнительны!? прогноз по кгшряне-кио с использованием соотношений (18),Х21)абл.З.С другой стороны современные зарубежные перлитные с-гаян(типа А£ТМХ21 'Я,-габл.3)опн-сываются одкоаараметричвекой зависимость» (15) Л/, =5, --41 прч температурах до 58С0С,т.е, во всё?-? дч&позоне рабочих температур.

3 диссертации произведён статистический анализ большого числа экспериментальных данных и показано, ч-го расчётной (по критерию Филера с уровне« значимости 51) во всэх случаях является одно-парамотрэтейкья (параметр )модоль (18) со значениями 1Ва } 1Ьп

_ Ii) -

Иа-гериал Оонзва Х-иа снла-аа & ЫПа ' Y 0 раб, л

ЖС6У ,ЖС6$, Зйб! 7,

ЭЙВ26,5Р!437Б, ф Н65А10,ЭИВ67, Аустйтв? >850 800-3200 -47,6

Л S T/fJiQ t ЭП741П,

Э1Й93ВД

S 816 Со ■

ЭП 45Ô — '¿е ¿ 700

йнконель 617 . ¡550-850

XI6H2SМБП)? .Г*-А -44

ЭЙ696У, ЭЙ847, Эйбб5в ЭИ395 ASTMZlb ' >560 ¿1000 4

XH55MBII -V:

Х20Н46Б, Х20Н45ЫЧ

Х2ЖЗС2Д16К9М2, ¿650 =¿600-1000 -39

Х18НЭ.Х16Н15МЗБ, Я» XI8HI0T.XI7HI3JÍ2T

XI2ВНШ5.XI I В?.!й, Го Х12Н2Ш ,12X13 : ¿850 ¿600

I5X5M rr

Чугун ¿600-700

Л277-ГХ2М1,Х2ЫД1И$„ Х2ИИБ.Я№23 ¿ 520-570 5 -41

Угл. стали, ст .10, ст.20 - № Пепля? ¿380

Х2И1.Х11Ю,ЗМИ23 — >525 -37

Хромо-никелевьш /„ сплавы ¿800-1000 -44

ВХ-4А,ВХ1 'С,- — — ¿1150 -31,5

У гл. стали ,AZ - 400-550 -35

- BT3-I.BT5-I,ЕГ5 "i- _ >650 20-500 -43

АК4 ,Д16Т,В95Т .ВД17 J?í _ >400 100-320 -41

ОТЧ* -ЗГ1 Ъ'.- 3

Í20.B30C " f.l - -í 400 I50-S50 -3S

'¿57-! H¿ —

Er +Z,o%J-Jh ,ЭИ335 - - 300-1000 -35

йиксированкыкк в соответствии с Доказана не целесообраз-

ность использования метода Лареона-З&адазра:: отн менее точек и болээ слежен, чем разработанный метоз? (прашршоаьно■ не позволяя эксгралолировать доштеяьцун з^хгокссгь. па напряженна). Показана ВОЗМОЖНОСТЬ 5КС5гр2ДОЛЯЩШ Сш ЕаПрПЗбЯНК?) длительной прочности по разр&ботанкоку методу (г гаЕ^еишетыа ив более 10%) по результата« -испытаний дяктзлькссввч не более 10^ часов. Показано , что метод предсказывает пре^адг дэгееаьшй прочности за 2-Ю^часов, в средней, не вкшз, чег татед Щ! аа испытаниям длительностью ГО^часов. Ярк отсутствия етж/.ого зк-ЕЕэрйшнт£5 организации использую? метод, предсЕезшжа^й ммкивздэное значение предала длительней прочности. Поэтому сгаганйэацня: перзшля на разработанный метод прогнозирования (181 тт непвивиаза длительностью до Ю^часов.

В дкссертацкк показано, чтя: у ж&рспричных лопаточных никелевых сплавов ( е допустимой тешзжетуроШ использования 900°С я болеэ) соотношение (19) • ссновенйзз не. гншстгяе Дорна) нарушается. Для этих материалов гависишеть. ат&ШБК'гся линейной:

(22)

где: ^ у - постоянные -леяечтаг-

Из табл.4 видно, что козййкцненг^.Езменяеген: не значительно ' л. =1,4-1,6).

Таблица 4

Материал Источник

Диалозон Яизагсгеристагаа Тд , С * сплава._

е!

МПа/°С

_ЖС5У

ШСйГ

ЦИАМ

950-1200

ВИАМ

800-1050 -Х-ШОРС 7.7 7.3 1,4

Ыонокрхс-■ггян ЖСбФ

ШпЧЕШЕГ 300-1000

Ь'816

ЭК 617

ой 617"

ЗИ 826

Зй 437Б

Й65А10

АЬ'М

649-816 ¡йобаяьтоавя 8 Л 7,6

ЦИАМ

600-900

5.4

А&.

Ж!

750-880

546 5 Л

ИПЛ

750-880 ■Савб 5 Л 4.4 1,5

ШАМ

600-900

7,8 7,2

"Пссме^ей" 700-1000

ЗИ52Э_[ГИАЫ 700-950 Ърй

ЗШ&7 Щ1АЫ 700-950

6,9 5.8

7,8 7,0 1,6 8,0 7,5

Все остальные иатеряагм подчиняетея зависимости (19). В яачэствв примера з табл.4,5 средставзвны значения погрешностей упрощённых моделей '(18),(22) а 118),(19) - ^ и модели(18)-с фиксированными (в (соответствии с табл.З) коэффициента!® Т0, Эл Расчётной (по критерию Змшера с уровней значимости Ь%) во всех случаях является упрощёюгая «одаль (18),(19) (табл.о) или(18), (22) (табл.4).

В диссертация показано,что упрсз5ённно модели(18),(19) и (18),(22) позволяет э1гс5ралсз»зропатъ длительщэ прочность не только по напряг.9иив.»н0 и тежагргтуре.У сталей я шкеяезых сплавов в области унерзвных ^емперагур наблюдается чёткий переход от длительной к гретовремекноЗ (нэ зависящей от временя) прочности (ЦКГИ, Я^МЕ н др. )в это« ¡случае расчёунш^значением предела прочности является минимальнее из значений и величины , определённой по соотношению ИЗ): ■

^3)). (23)

В диссертации показано,что уличенная зависимость (18),(19),(23) ( =1473) позвозшет осущеси'аяэть надённуа экстраполяцию длительной прочности широкого -яруга сталей в область умеренных температур по результатам иепыташЗ лродолнитеяьнойтью до 10^ часов и но проводить, тез салаги, исдаганнй бояшой продолжительности. Б облаете умеренных теыпераз^р прогноз по методу 1ДГГЙ (В.К.Дца-ыознча) ,в средней таете несколько завкааст (на 1-35) прздеа дак-тельной прочности эа 2*10^ чваов.йромз того дня широкого круга сталей зависимость (18),(19)»С23) позволяет спрогнозировать тен-пературу(Т°2. ), ниае котороЗ длительная прочность на расчётной долговечности (2'10^чаеоз) не ^реализуется.

Наиболее доюсгостолозшн являются испытания в условиях нейтронного облучения,чго дезгеет особо актуальной соответствующую проблему прогнозирования даагелькьй прочнсстя.Наябояее существенное систэиатаче^а сниезвез длительной прочности набиздается ш облучении сплавов с ¡зысокиу содерваниеа хрена.Для отечественной атоиной энергетики ааиболее гвзаггги «атешаааии 43 этого класса являются аустэгашас стаж Ссзяавы) средней прочносгн;Х20Н45М4, XI6Ш5М35,Х18Н10ТД1Е139 и др.., длительная прочность которых описи зается зависиуостьэ (18) с 3)^=4,-2?0 =-39 (табл.3).

В соответствии с гкшгззой В.Й.Киселезского при пзотнос?:

ТГ7 ТО О Т

потока быстрых и тепловых нейтронов но менез 10 -10 н*и 'с наблюдается шясиказьное екпзеяке дяителаной прочности я дальней?

Материал Источник ^оаон Ъ. %' т*. , К

ЗП741П Щ1АМ ©0-800 3,7 3,0 1673

ЭИ638ВД ВИАК 650-750 5,1

ЭИ388 ЦКТИ 600-700 10-4 7,5

Х12М Дконсон 500-600- 5*3 4,9

ЗИ696Й Кудрявцев 500-750 7,4 3,9

ЭИ395 Кудрявцев 550-700 5,4 3,8

Тй^Аеп 25-15 Клаус 649-982 6.4 4,2

Л 57-/4 316 * /¡£ МЕ 427-616 3,3 3.0

45Х25Н20С2 ННИИННВЕШШ 800-1000 2.1 1.2

03Х16Н9М2 НИКИЭТ 550-700 3.5 3,0

Х18НВ Зарап 600-800 4,6 4,3 1473

1Х12В15® 1МГИ 550-580 б>7 6,3

15Х5?Л ВШШтШ 505-700 3.8. 2.4

Л5ТМХ2М1 Л51Ш 371-570 к к 5,0

12X1М§ пя.2И ЦНИИЧЗРМЕГ 540-610 4,2 3,4

12ХГ2впв.34335 1ЩИЧЕРМЕГ 540-610 2,9 2.4

Г4Х1ГМФ гиг.37732 ВТЙ 540-610' а. а 2,5

12ХШп»Л88 СОШГЕХ- 540-675 1г9 1,6

12Х1М$пя.830 ЭНЕРГО 540-650 5,2 4.2

Г2ХМУ23 ФРГ 555-600 3,5 3 Л

сплав Ковп&к 650-815 7,5 6,9 1673

ВХ-ЧА Кудрявцев 90-3-1100 9,0 8.8 2173

<И4 игд 400-550 7,3: 5,8 1473

ВЗОО ВИАК 300г-350 7,5 4,6 973

2Г НИКИЭТ 353-1000 4,(2 3,4 1273

УБедкченяе плотности потока; практически не кзз:гнябгрезультат. —^В-уаюБЯЖ-г.б^^еганМкЕж-показЕН&ь-^

внозксовенае ддаееяьной прочности хш соотношению (16) к показа-тезь длительной прочности яршммаа® тоже знензние»что к без сблучейкя ( Лп =&). Постоянная За ыриккиавг значение,соот-ззгствува^ео высокопрочный станяи =-44 (таб^.З).

Б таблице 6 представлена раетзтанные; ею данным ИГЯ1 я КШЙЗГ зкгяения параметра «Г/й " - баз, облучения) и

С* Р й - в условиях нейтрснкоте облучения:)»Б условиях облу-о чекия пграиетр я б^ " поручает прцр^цакие 1 "

Пая зтоы для р- осматриваемого класса, цатержигсв диапозон изме-вия аеипигаи не сеянк: ¿(¿/'—{ЦГ-Щ^МЛа (табл.6)

Без облучен.При облучен. Поток,

2>0 =-44

н

мЗТс

Материал ¿ТА1 % > МПа % % < КПа ^Г А*/ % МПа или Флюенс,

550 466 600 134

600 396 534 138

03Х20Н45М4БЧ 650 700 750 349 284 258 3,6 490 416 386 • 2,4 141 134 128 - 4,2 ' Ю17 (£> 0,1 Ыэв)

550 573 599 125 4,7 -Ю17

03Х20П45Ц4БРЦ 600 650 397 354 4,0 542 498 • 1,6 145 144 (тепловых)

750 255 320 135

0Х16Н15МЗБ 650 330 2.7 467 1,8 137

Х18Н9 500 650 400 275 5,6 541 422- • 5,о 144

06Х18Н10Т 550 6С0 370 5,7 495 460 -э 5 125 . с/ л о ' " * 145 - ю17

Х18Ш0Т 650 288 4,8 413 4.4 125

0Х16Н15МЗБ 700 327 4.7 464 2,0 137

Х18Н10Г 650 233 4,8 433 1,0 145 6-Ю24 н/м*

Поэтому возможна вценка иаксжальнсго сниденкя долговечности этих спяазов в условиях облучения по результатам испытаний без облучения продокр-ителыюетьи до М^гасов (для определения зеличниы ) -Расчёт -выполняется по соотношению (18) с '3)л -4;

^=-44; о^ +125 МП».. При этом максимальная погрешность определении параметра о^ ке превосходит 5 %.

Рассмотренное определегае средних значений предела длительной прочности {соответствующих параметру ), соответствующих 50%. зеронтнзстк разрусекия ке всегда достаточно.Ваг-иее практическое значение иыеет определенна гарантированных зна-чекий предела дя:№яяь::ой прочности б" (соответствузссда параметру которое с&лко принимаются соотзетстзуащиж 1% вероятное разрушения„3 диссертации зшказано ,что при оценко гарантированной долговечности соотношение (18) следует записать к следующем виде

При - ^ соотнесения (18) и (24} совпадает ( Для зависимости (24) применимы все рассмотренные защ способы фиксирования коэффициентов и)й , Ст&бл.З)»аппроксимации функции б^ (Т) и прогнозирования.Яри этсн эависшость (24) обеспечивает такувже точность прогнозирования, как гг.зисииоеть (18)» '

В табл.7 представлены примера прогнозирования :*араиги-рояанных значений пределов длительной протт-шстЕ пс данным ЦКГИ. 5 графе " 4 п дс Ю4 часов - это эксперимент,сеьшю Ю4 чесов г -прогноз, выполненный по методу ЦШХ1 (В.К.Адааовича).В графз"^гв указаны значения пределов длительней прочности спрогнозированные пс зависимости (24) или (24),(13) со значениями величин -УП\ указанном в табл.3 ( =4, 1)0 =-39 -дня ауссениуных сталей ; 1)л =5, 3)„--41 - дня перлитных стией) -ПпогаоЕируемые значения параметров ( ) и ( ¿были определены по обмеченным

" " экспериментальным значениям гараитирсвэкных и средних б^ пределов длительной прочности таст.Из табл.7 видно,

что средчекзадратическое отклонение %гг разработанного метода (24) от метода ЦКГИ не превосходит 10*. Метод. ЦКГИ (как и прогнозировании средних значений " ") завышаем пращл длительной прочности за 2 • Ю^часоз, в среднем^ на 2,7^( съ£">■= -2.7 % ) : Из табл.7 видно,что отношение «¿"/е^" слабо зависит от

температуры и может быть принята гипотеза:

/ ^ СО*.(25)

Соотношения (24),(25) с использованием зависимостей (19)или(22) (при <5^ = б^ ) позволяет осуществлять экстраполяцию гарантированных значений (аналогично экстраполяции срэднЕз: значений) пределов длительней прочности по температуре. В область умеренных темявра-_тур тяк-дя- г^тгг.уряяодятуя осуцестзляегсд: с ксп5Я*зовааием соотношения аналогичной22) :

г 7*(2<г)) , (25)

где: -экспериментальное значение гарантированного предела кратковременной прочности; — гарантированное значе-

ние предела длительной прочисега^гакислззног по соотношению (24).*

т , °с время, ' пасы ¿¿пг

Материал 10^ 1С4 З'Ю" 4 ЮЬ 2 МО'

«У' % *>пг } НПа ч

<5'п* л 'У^Га

1 4 н ■/ н I!!

400 279° 279 279° 279 279° 279 279° 279 279° 279 0 544 401

450 279°. 279 279° 272 279° 255 250 -234 236 - 220 455 342 1,36

12Х13КЮТ 500 235. 236й" 191 203 169 184 147 163 ~ 140 150 405 298

550 199 . 199 151 162 128 143 112 122 103 ПО V 372 282' 1,32

6СС 162. 152* 118 127 96 109 82 91 73 81 9 о 35.0 251 1,35

400 275° 279 279° 279 279° 279 279° 279 279° 273 л . V 526 386

450 279° 279 279° 255 243 238 228 216 206 203 3,9 4^9 332 1,35

12Х18Н9 500 22 Г^ 184 187 162 168 147 147 140 134 3,9 391 ¿39

550 184 184* 132 147 118 128 103 108 95 97 а «з ч/ ; и 359 272 1,32

600 129 . 129* 92 96 81 81 66 66 58,5 58,3 2,7 313 230 1,36

08XI.3KiI.M3 500 242 242 212 210 183 19Г 165 169 147 156 3,6 411 302 1,36

550 185 185* 160 150 141 132 124 112" 116 101 8,2 359 266 1,35

ЮХ17Н13М2Г 500 176 176* 150 141 132 123 118 104 110 94 9,3 552 260 1,35

500 114 114* 84 83 73,5 69,0 62 56 58 49 8,6 298 224 1,33

12Х18Н12МЗГЛ 500 199 162 199* 154 140 146 132 125 121 114 4,4 372 274 1,36

500 214 179 214^ 180 157 161 143 140 135 128 3,2 335 284 1,36

09Х18Н9 550 178 178* 128 141 114 123 100 103 92,3 92,8 6,8 354 257 1,33

600 125 89,3 " 125*-92.5 75,0 77 ..8 63,8 63,2 57,0 55,6 3,3 309 228 1,36

08Х161110Т 500 232 191 232* 200 182 181 151 60 140 147 4,1 4С4 293 1,38

600 125„ 125*" 88 93 74 7В 69,7 63.5 02,2 55,9 7,3 310 227 1.36

12ХШЗ 400 315„ 290 315* 279 276 259 258 ' 236 242' 222 4,0 558 406 1,38

450 215 220 183 183 169 164 146 144 139 133 465 338

продолжение табл.7

- I 2 3 4 5. 6 7 8 9 ю

10Х2М1ФБ 400 219 219* 181 181 163 162 143 142 129 130 1,3 457 343 1,33

450 207 . 207* 173 169 155 151 136 131 129 120 4,3 446 335 1.33

Примеры такой экстраполяции даны я табл.7.

Из табл.7 видно, что у рассмотренных классо жаропрочных иагериаяов даалозон изменения отношения б^ / достаточно узок и," при отсутствии необходимой информации,может быть принято :

<*/<£= (27)

В качестве примера в табл. 8*3 представлены экспериментальные данные для широко используемых за рубекои (особенно ь

энергетике) ааропрочных сталей : аустенитной - £316 (табл.8) и перлитной ->?£7Ж2М1 (табл.9). До 3*104 -часов ^ -это зкеперикзнтаяьнке значения гарантированных пределов длительной прочности. Для 10^ а З'Ю^ часов б^ - это прогноз,2кполн5нный по методу ./7 5 МБ (обобщению аетода Ларсона-&:ллэр&).Кро?.:з того, на Ю°часоБ имелись контрольные точки-позволяющие оценить средние (ко не гарантированные) пределн длительной прочности.Значения ¿пг " спрогнозированы пс соотношениям (24) (26), (27) ,(19). В соответствии с табл.3 было принято:дляЛ5ТМ 316 (табл.8) -И„ -Лу Д=-44; дашЛ£ТКХ2И1 (табл.9) -2^=5, Э0 =-41.Экспериментальные значешя "о/", использованные для определения единственного неизвестного коэффициента Л^ зависимости (19) отмечено ".Из табл.8,9 еидно}что разработанный метод значительно эффэк'.-'ивнйе всех судествугщих,позволяя осуществлять

-надйжнуа-зкстраиоляци^-длитальиой-прочнсст^(для р?с тгтпенннг_

современных материалов/ по напряжению и теипзратуре во всем ди-апозоне рабочих температур по одному статистически достоверному значение предела длительней прочности за время нз более 10 часов

Таким образом, разработанные методы сокращает нз менее чей на порядок базу испытаний, необходимую для надёжного прогнозирования длительной прочности.Результаты диссертации внедрены на двенадцати предприятиях.Экономический эффект от внедрения за счёт сокращения объёма типовых и доводных испытаний, состав зил более двух миллионов рублей { по цена>л 1990 г.)

тг & О

= 43*; +0,52Ь-Щ1; _2?,= ^6* Таблица 8

время, часы

т , I 10 <3 ю* Ю3 З'Ю3 м4 з-ю4 Ю5 з-ю5

°с б-Л ///7а

'пг , А'/7Л .

427 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453 453° 453

454 445° 445 445° 445 445° 445 445° 445 445° 445 445° 445 422 423 394 380 365 338

482 437° 437 437° 437 437° 437 436 437 408 409 330 372 337 335 299 293 267 254

510 422° 422 422° 422 422° 422 363" 368 327 337 295 299 264 263 228 224 199 189

538 411° 411 >ттО 4x1 411 364 364 296 305 264 272 236 236 202 202 173 168 148 140

565 394 395 372 360 305 310 242 249 212 218 186 186 ' 157 156 132 127 112 103

593 376 355 317 315 256 263 198 203 ■ 170 174 146 144 122 120 100 95 82 77

621 327 316 270 273 215 220 162 163 137 137 115 112 94 91 76 72 62 57

649 281 230 180 132 НО 91 72 53 47

(?£$ 236 184 132 109 88 70 55 43

677 246 249 195 203 150 153 108 106 89 87 72 69 57 5а 44 42 34 •ао

704 211 220 167 174 126 126 87,9 85,2 70,3 69,0 56,2 54,0 43,6 42,6 33,7 32.6 26,0 25.4 '

732 183 193 141 148 105 105 73,1 68.8 57,5 55,1 45,0 42,7 34,5 33,5 25,3 25,5 19,0 19,8

760 158 169 120 126 87.2 еб;5 59,0 55,6 46,4 44.2 35,2 34,0 26,7 26.6 19,7 20,1 14,8 те; к ¿.и

788 137 133 103 107 73,8 72,0 47,8 45,4 36,6 35.9 27,4 27,4 20,4 21,3 14,8 16,1

816. 119 129 88 91 69,1 60,0 39,4 37,2 29,5 29,2 21,8 22,2 15,2 17,2 -

: Т. У л а =

М £

= '> Рб = Таблица 9

время, часы

1 1 °с 10 ю?- Ю3 з-ю3 Ю4 з-ю4 Ю5 з-ю5

к". Ма

• г .> М7Л

371 414° 414° 414° 414° 414° 414° 379 344

414 '414 413 399 381 363 339 316

399 408 394 373 360 337 304 264 240

392 373 345 329 309 289 265 242

427 394 380 302 264 '243 215 190 169

_ _ 266 268 247 227 204 183

454 366 323 246 218 193 169 148 130

— — 236 218 197 173 157 138

482 323 353 197 176 152 134 115 99

_ _ 192 175 156 138 119 103

510 281 211 156 137 120 103 89 77

_ _ (155*} 140 122 107 91 78

538 •221 169 126 107 92 77 66 56

- 158 126 III 96 82 69 59

566 183 134 99 85 70 58 49 41

- 131 102 89 75 64 53 45

.Глава 3. Однопараметрическая кинетическая модель

ползучести и длительной прочности.

С целью обоснованного выбора срункций в кинетических уравнениях в диссертации произведён анализ экспериментальных данных В.М.Рсзенберга об изменении з процессе ползучести числа грубых следов скольжения и количества субграниц ч установлено, что их изменение подчиняется соответственно логарифмическому к степенному законам (тем ке зависимостям,что и (6)).Рассмотрен общий случай системы кинетических уравнений при наличии подобия диаграмм ползучести ( РШ - ЯН/•£,)) : Р % Га) ;

а~*РМ %(а) Р » 1*Де -структурный параметр.В настоя-

- —

шей главе рассмотрены процессы ползучести монотонного характера ( при наличии только первой или второй и третьей стадий).Так как пр/ испытаниях определяется только величина деформации -с , параметр <х определён с точностью до произвольной замены переменной. Поэтому функция % может быть выбрана произвольно.В рабо-

те принято t^fe) ~ exp í¿£а) .В этом случае из любого из семи известных соотнесений (5),(б),(?).(8),(9),С12> или(13) следует (как показано в диссертации),что фикция Ч^(а} долина иметь такой ке вид. В результате была получена следующая модель

fp = fc¿) expUa) ; ccfo) -- aü ; (28)

Lá - í(¿> P expísc) j

где JL. £, , о* -постоянные материала.

При модель (28) (заменой i^-ex^f-xa) ) была приведе-

на к следующему виду

(fs^^r- ((o)=s^ ; (2д)

/ i - it:он Uг) р : FU ) =

.о г Л

где ; ?0} & - постоянные материала.

Функция "/Те"/1 определен?i. с точностью до произвольного множителя, при / модель '29/ соответствует дефрмаиионной теории при V=<5' -энергетической (с^Д) .Модель (29) (а следовательно к (28) содержит псего^одну постоянную больше,чем указанные семь теорий к имеет ( б зависимости от величины г" )десять различных решений,семь из которых соответствуют зтим теория?,!.В случае J->О модель (28) описывает .вторую и третью стадии и имеет пять частных случаев:

1) 22 —Q (г — оо ) -эквивалентный при Í=f , уравнеш/0 Г.&.Лепина (12); 2) %>¿)fr¿o}~ эквивалентный при ,

Л =0 уравнение0.В.Соенина (13); 5) (0&r¿f) -

соответствующий зависимости А.Грехеиа (8); 4.)Сг-/)-ссотзетству-юший зависимости П.Е.Дезиса (9)г 5)(t*z.f) . Таким образом, модель (28) объединяет четыре классические теории ползучести, что убедительно подтверждает разработанную ки-нзтическу:с концепции.

В случае модель (28) описывает неустановившеюся ползучесть к такке имеет пять частных случаев : I) гt-o (г = оо)~ - соотБеТствуюагйй логарифмическому закону упрочнения [5);

2) 22 ¿г о ( г ¿ú } -ссоткетотвукяцкй степенному закону упрочнения (6); 3) Í2 ^ ~cL /} ;

4) Р8 = - cL ( г - -j ) _ -соотвечсг'пуйтай экспоненциальному закону упрочнения -7) ( Рс = ¿>); 5» (¡¿Z^-cL (r\ -f) . Последние три случая описывает ограниченную ползучесть.При расчёте неустановившейся ползучести и модели (28) (как показано в работе) целесообразно принять Ч?- /, в этом случае она становится эквивалентной теории упрочнения.В диссертации разработан метод определения постоянных и ргсчётаУмодеяи (28) и показано её соответствие экспериментальном данным на сталях, никелевых, титановых, алюминиевых и др. сплавах.

В настояпее время чёткий переход от кратковременной к длительной прочности (табл. 7-9) удаются наблюдать только на сталях и никелевых сплавах. Ка остальных материалах (титановых, медных, лёгких и др. сплавах) наблюдать такого перехода не удается. Возмояшм объяснение*« этого монет служить,разработанная в диссертации модель ограниченной ползучести " Por г.которая в предельном случае (принебреяения фактором времени)вырождается в обычную теорию пластичности ( Рсг -> ) .Эта модель (обоснованная,в частности,на меди' была разработаш^в кинетической концепции (281 основных положений теории активации (B.C.Иванова, М.М.Мышляев, Г.Ф.Лепин,И.А.0динг), в соответствии-с которыми процесс деформирования локализуется б малых никрообъёмах . Величина деформации шкрообъёмов Рл не зависит от б"' и Т~ и для её описания использован вариант модели (23) не зависящий от напряжения :

Л Р, (м} ; = rtf);

о>РА (ipr)/H = с, ex/>{J-aAM,T)I S ; (30)

(±,1)13-1 = c.'-f exfilxajh^)} ; г

где Ял -структурный параметр; Cf , d , , а?, &а -постоянгые материала; ¥~ - момент времени активации микрооб-ьёка.В соотзет-

'TTFTiTFf^—

ствии с теорией активации от напряжения и гекшера?урЭ~Е2Б!-г только число активированных микрообъёмоэ .Учёт этого с модени (30) соответствует интегрирование поТ*.В рассматриваемом случае в моде.тл '30' оо'кчно реализуется случай ограниченной ползучести О¿2 -.¿1 - .В "том случае при постоянных нЕлрлжгниях из ыодэ.чн (3"' емздге*::

-1/

р ^ [{-{1-1-С г]'.Т 1 аг " г- »

где С , -поеуойянке империала; — 7")

В диссертации показано,что зависимость (31^удовлетворительно описывает классические -отспер'лментальние данные О.Н.Уатта о ползучести меди в троком диапозоне сГ* и 7~" (от - 196 до +70°С) со следующей аппроксимацией Рог :

где С0, , 's" - постоянные материала.

Предельный случай ( ^модели (31) ( со ) соот-

ветствуем обычной теорчи пластичности ( Рсг = £'ял )а аппрокскма-ция (32) состзгтотвуэт закону Людвяка.

При наличии seer стадий ползучести модель (23) требует обобсения,достаточно убедительное обоснование которого оказалось возможным только с учётом эффектов нестационарного нагружения, описание которых рассмотрено в главах 4 и 5.

Глава 4. Определяющие соотношения обратной ползучести

Помимо вязкоупругих гипотез типа (14) попытки учёта эффекта обра* ной ползучести развиваются ещё в двух направлениях: теория наследственности (Н.X,Арут:онян,БолтерраДЬН.РаботковМ.И. Розовский. В.Ф.й'орр к др.)и етруктуркне модели Д.Л.Гохфельд,В.С.Зарубин, Ю-Й.Кадал(евич. С.Т.Миле&»о, В.В.Нзвозетлои, A.A.Поляков,0.С,Са-даковДофф и др. 5 диссертации были рассмотрены простейшие структурные модели к показано,что они предсказывают большую величина-обратной ползучести, почта на вел величину деформации неустановившейся ползучесуи.К такому яе результату обычно призодит и теория наследственности.У конструкционных металлических материалов величина деформации обратной ползучести обычно мала и составляет не более 20% от упругой составляющей Подавлением вязкоупру того характера обратной составляющей ползучести Рща явилась, разработанная » диссертации, тагае^ачеслзя модель р^ , оснований на представлениях о диффузии атомов внедрения, которая сводится к линейному дафференцкалыюг.'у уравнения (аналогично схеме (14)) я опиенз&з? : яезашеииосуь деформации обратной ползучести Р^ оз напряжения я •ге>апературн5неяжеЯн1ую и линэйн:-® зависимость от напряжения.В диссертации показано,что все эти случаи могут набя* даться п процессе ползучести и разработался модель удовлетворительно соответствует эксперименту.

- ¿о -

На основе анализа рээульта?оз классических экспериментальных исследований А.Е.Дконсона обратной ползучести углеродистой стали в диссертации показано,что в случае реализации линейной за-зисикости обратимой составлявшей деформации Р^ от напряжения более эффективным для её описания ыакет оказаться классический вариант соотношений линейной наследственности :

где о , У -постоянные материала.

Глава 5. Обобщённая кинетическая модель ползучести и длительной прочности металлов в условиях нестационарного наг рутения.

В первом параграфе главы рассмотрен наиболее простой случай - описание неустановившейся ползучести при отсутствии эффекта "отдыха" .Теория упрсчканкя (II!- обкчно(за исключением Еаропрочных никелевых сплавов^ достаточно хорсто соответствует сперман?ояыпг„; дгннам при постоянных: и убнгагпих напряжениях (А.Ы.Борздыка, Л.Б,Гецов,Дорн,В.С.На»лвсткиков,Ю.Н.Рабстнов. ¿.А.Квсстекоз и др.).Однако,дкепертггнтальн&й крива« догрузки могеу располагаться вышя кривой«построенной по теории упрочнения (Дорн, НЛ!.Малкиик,В.С.Нашсткйксв, Ю.Н.Рабс<?ков, Р.Н.Сизова, Г.М.Хатанскнй. А.А.Хзостункос к др-)В результате проведенных в диссертации оксперямзнтальных: исследований ползучести ряда .материалов СД1 6АТ,20Х12ВК«<5, 1-ЗХ14НЗ-Ши ХЯ603) бвло устггючленно, что отклонение экспериментальны,: данных: от теории упрочнения при .догрузке однозначно связаны с ускорением процесса ползучести после кратковременных перегрузок.Однаке, еуазгсгвуг-нзис ыоделк дли учёта ¿ффзкта "догрузки'1 (Ь'.С-Вкл&ссей: ГВ-Н. Кясс-яевскох'о ,Н. Н.Мкяи-кикаВ.С.Накесть'ико5а,Г.й.Хйгмкского и др.) не описызаит эффекта ускорения процзсса подзучестм после кратковременных пзрегругак.

В диссертации оала ршграбртаннгяодсгьтзписньающая-сба-

зффзкта :

К о-

Р -2/ (&} Е £ = а /г гг; ;

; - а > '-¿г ' ^

/ X. = Ш-); (О) = Л'(о) = о; (33-

= [ 1-%

'" £ твхСг/^ог), i где : £, 9Г « , , -посуояинае 'саториала.

В прмясаккки к диссертации дека ф:а;г*гесг.ая яккфпритсщк интегрального соотношения ноцз.та 'Зо' и рскнзанск сто величина. 2 (-с )

— с» -

кохоэт иьтерпритироааться, как чксяо еубгряшщ (или сакреплённых дислокаций) о (текущий) момент врекени ; } -как число субграниц, образованных в течении всей истории иапрутания; Т"-момент времени образования субструктурн. Наличие ршх в модели(29) интерпретируется с помошью понятия "области кеопределлённости" положения оси дислокации (Д.Кулылак-Еильсдорф, Х.Г.Вильсдорф, В.Ы.Ро-зенберг к др.')

При постоянных и убывающих напряжениях модель (33) эквивалентна тезрии упрочнения.В обычных условиях (без повышенной радиации) модель (33^ часто мояко упростить,полетав'ъ^о (форма кривой догрузки совпадает с формой кривой а ползучести при постоянной напряжении) и .В этой случае помимо величин и А определяемых в соответствии с теорией упрочнения,б модели (33) по кривой догрузки необходимо определить только одну постоянную ^ . При возрастающих напряжениях и модель (33) эквивалентна энергетической модели 4 • В.С.Наместникова^?^/^) . Однако , •гак правило, величина 0, оказывается существенно больше единицы

и может достигать 5,0 единип.Упрощённый вариант модели (33) ( 5"-л , ■ . «оыл обоснован ^ г _ _ „ >

О/ггау МйГТ'лассичееких экспериментальных данных В.С.Наме-

стникска,Токийского технологического института ч др., а также по результатам собственных экспериментальных исследований с учётом поведения материалов а условиях кратковременных перегрузок.Общий случай модели (33) обычно реализуется в условиях повышенной радиации. Он был обоснован на экспериментальных данных В.Н.Киселевского В зтом случае для определения постоянных необходимо наличие,как • минимум, двух кривых догрузки,по которым определяются три постоянные материала^ , о^

Г .Все постоянные модели(331 определяются только по данным механических испытаний ка ползучесть,поэтому она мояет рассматриваться,как феноменологическая.

нения от теории упрочнения, связанные с процессом отдыха. Для описания процессов отдыха оказалось целесообразным использовать соотношение Акулова-Ли (15) (с подобными функциями <£. ) путём введения в него линейного разупрочнения :

Р ; у./ = -НЭК) ; (34)

£ =Д0 ИМ I -сУг

где С , Я , £<з , -постоянные материала.

Соотношения дня параметра Я предпояагавтсяподобным5 соотношениям

(34), не аокальными (со сеоеж постоянными), гак как изменение величины 2 (в отличие от А )обычно определяется предельным состо янием (теорией упрочнения Жак показали исследования прогресс отдыха, соответствующий модели (34), реализуется, в основном5 на чистых металлах при умеренных гомологических тежера^рах^^3 ^ 3. Для сталей реализация эйфе1Я'аиотд=п:йя обычно связана со :. • смешанным характером процесса ползучести. Зумщия 21 в соотношениях (33)_, (341 соответствует шдйфпхлиронаннсй зависимости Дорна (19).Линейной зависимости (22), как показано в диссертации,соответствует экспоненциальный закон (7).Поэтому существует три различных составляющих полсучести металлов: с^епетая,уствиовмвт&яс.нм экспоненциальная,изменение которых определяется своими структурны»«"» параметрам 2Г , , а процесс поязучзсти определяется суперпози-, цией соответствующих процессов отдыха + . На классических экспериментальных дашшх установление, что величины С," , С, могут не бить постоянными (€■- С^ с"=0}

»где С, С, , ¿з - постоянные материала)» показано, что соотношения > определяющие изменение структурных параметров следует принять подобны:.® соотнсезшкм, определяющий изменение деформации,но люкалькыми,зависящими только от одного с^рг/ктурного параметра Л.. . 2Л илV? . Пара^зй'р поврэгдённости я п уравнении дл?; я 7г 2аодктс.ч по аналогии с моделью (28),параметр предполагается незаБисяциь' о? Л (основанием для этого посжуяило отсутствие прл вьхокпх уроанях .5" третьей стадии ползучести у некоторых жаропрочных някелевкх сплавов).В результате изяосенкого после ряда ¡¿»тематических преобразований была помучена следующая модель

= е*5/с ; сс(о)=ас - <х(^)=а„

X + с/^1 - ЯТГс

■

X (V) X Л,; £=Ш); ж, (с) = л(о) = о; ^,

£

¿2 = -ЗЫУсг ; Усг= ЯЗГ*)^ '

(зз:г)

Для величин, которые могут интерпретироваться,как число закреплённых дислокаций иле субгранкц , , по аналогии с моделью (З!) зноддтея дополнительные интегральнее соотношения :

г,ъ) J=,Jz ■ (зы) и Г) = Г <,'*(*),<1 I ъ

-У ' ' I I , .

где С£ , Я , й?, 2/ , ^ а? , . «с • </• Ь ~ -постоянные материала; функции 7)61}, (<*] » £определены с точность до постоянного множителя. Кроне того, показана возможность следующего упрощения

в1/сг=л:/с3=К°} Ь/Ь-А/с^Ъ . (35.5)

Модель (35"» была проверена по результатам классических экспериментальных исследований Киотсксго университета и НГУ в условиях убывающего.возрастающего,повторного и циклического изменения нагрузки с широким варьированием параметров нагружзния, а также по результата!? собственных испытаний с использованием режима кратковременных перегрузок.Разработан метод приближённого расчёта и определения постоянных модели.В частности, наиболее типичном, для сталей случае неустановившейся ползучести: <с~о} ^^'-^„¿р , б"*, Су ¿> (когда не подлежат опреде-

лении я, , ¿г , сг )е модели (35) необходимо найти 12 констант Л * Сл ¿^ , <5" , 4" , У3 , , Вг , ^ даэ чунк-цикЛ}(<а), £ С«^», определённые с точность до постоянного множи-теля.Две постоянше ( / , ^ = А ) и функция Л ( бО определяется по крквам ползучести при постоянном напряжении (по теории упрочнения (II) ).По кривым ползучести после повторного нагруке-ния определяется пять постоянных {Я , С^, /^¿Г,"» )

(требуется ке менее четырёх кривых) и (функция ¿Лг). Постоянная определяется по кривой догрузки .Две постоянные ( В3 , &г / В^ ) фиксируются соотношением (35.5) .Оставшиеся две константы ( Вг , 2*) определяется по данным о циклическом кагрукении.В результате проведенных в диссертации экспериментальных исследований установлено, что для широкого круга материалов (за исключением жаропрочных никелевых сплавов) эффекты во9дька,,,,!догруз-ки" и "кратковременной перегрузки" ( как и следует из модели (35)) однозначно связаны и наблюдаются лишь при относительно низких температурах (меньше о^Т^ "исчезая" с её увеличением.При этом отсутствие ускорения процесса ползучести после кратковременных перегрузок монет слукить критерием применимости теории упрочнения.

Глава б. Предельный случай обоаенной кинетической модели

"Обобщённая кинетическая модель (35)сложна и требует для реализации проведения дополнительных испытаний а нестационарных условиях.В настоящей главе рассмотрен упрощённый предельный случай модели (35),постоянные которого определяются при стационарном нагрусении и разработан критерий оценки его применимости к описанию нестационарного случая.При реализации предельного случая обычно ыогко принять бц, ¿[^, ¿ч] , ¿«¿¿»и, >

= В этом случае пренебрегая взаиынш влиянием пара-

метров ¿1 к переходя к пределу ( , бала получена

следующая модель ,

1 • • -Ргг (36)

I Р3 =г3Ш){Р^-Р3); а = Ш Р е*а; а(о)=а0-=

где ; <5 /£; ; ;

—определены с точностью до постоянного ынокитекя.

На третьей стадии составляющий Р} к ссогизте-глувг модегш (23) Модель (36) -'имеет два основных частных случая. Сличай = соответствует модифицированному соотношению Дорна. (19), (наиболее простой к распространенный) содорх!? по сравнен!!» с кодельа (28) только одну дополнительную пойтог.ннув-псказатзль упрочнения „X

— «лэ —

и реализуется на ¡пироном круге конструкционных материалов (за исклЕченяе?л глропрочных никелевых сплавоэ).На перзой стадии ( С. ) этот и.пучай эквивалентен классическому варианту теории упрочнения "(III (соответствующему степенному закону упрочнения?6) При Ч1- / (с.^А ) и он эквивалентен деформационному уравнении Г.Ф.Мепккэ (121 В условиях стационарного нагрухгекия ,прп

? ( а. зЛ ) ( он эквивалентен энергетическому уравнению

О.В.Соснина (13).В диссертации получены расчётные формулы зтзго случая,разработана методика определения постоянных и произведена его экспериментальная проверка. Критерием применимости (обоснованными в диссертации) данного случая модели (36) в условиях нестационарных.; тег.шературно-сиговых воздействий монет служить отсутствие ускоре^.т процесса ползучести после кратковременных перегрузрк.

Второй основной частный! случай модели (36) О соответствует соотношению (22) и реализуется а основном, на наропроч-нкч* никелевых сплавах (а широком диапозоке температур и напряжений). Этот случай соответствует экспоненциальному закону упрочнения (7) со следаютш ограничениями соня-]: ; Ги /Рс ~ ^ /Сь = со&я .Независимость величины Рн от наполнения установлена С.А.ПГаетерикошм .Выполнение зторого условия, соответствующего одинаковой зависимости ^ и Д. он напряжения (Ь ( с/) ) было доказано в диссертации на классических экспериментальных дпш£.'х,кроме того,было устакоЕленно,что величина Ри часто кокет быть принята не зависящей- к от температуры.Была произведена экспериментальная прозеркфассматриваемого случая на сталях и каропрочках никелевых сплавах,а татаэ разработана методика расчёта и определения постоянных.При этом величина. Рн определялась по методу С.Д.0естерикова,как точка пересечения прямых соответствующих участкам установившейся ползучести.У таропрочных никелевых сплавов,на которых обычно реализуется составлявшие и Р3 могут наблюдаться ''в отличии от ^ ) существенные отклонения экспериментальных данных от теории упрочнения и принципа линейного суммирования повреждений при разгрузке (что соответствует модели (35).Поэтому для проверки применимости рассматриваемого случая к описанию нестационарных воздействий помимо испытаний с кратковременные.«!! перегрузками необходимы таккэ испытания с разгрузкой. Различая в процессах упрочнения рассмотренных составляющих и поседении материалов при разгрузке ко~ет служить дополнительным критерием для выбора соответствующего соотношения дли -

тельной прочности С(19^ или (22) ). С другой стороны при использовав нии деформационного (.У-/ ) или энергетического ( критери-

ев длительной прочности рассмотренные варианты модели(36) содержат только по одной функции от напряжения или Ь(^) ,что позволяет осуществлять прогнозирование ползучести с помощью соответствующих методов для прогнозирования длительной прочности (18), '191 или (18),(22).

В диссертации рассмотрены также примеры расчёта ползучести и длительной прочности смешанного случая,основанного на суперпозиции составляющих , и соответствующего уравнения Андраде В общвм случае модель (36) монет, соответствовать,как соотношению А.Грехема -Р3 I (при ос ,

р2 ), так и.П.В.Девиса ех/>С-^ +)] 4- +

+ ^ ех/>(£г 1 ) (при Х = </-1=о-, Э? = - Л., )

Таким образом,модель (36) позволяет осуществлять расчёт и прогнозирование широкого круга металлических материалов,соответствуя классическим принципам учёта нестациснарностк (линейному сушд;ро-ванию и теории упрочнения)

Общие выводы по работе

1.На основе анализа большого количества экспериментальных данных по длительной прочности предложена новая функциональная зависимость,связывающая время разрушения и параметры испытаний. Показано,что по сравнению с существующими методами она позволяет для широкого класса конструкционных материалов с меньшим числом определяемых параметров к достаточной степенью точности прогнозировать характеристики длительной прочнодти в области структурно стабилного деформирования. Разработанный метод обеспечивает воз-мояно'сть прогнозирования длительной прочности на 2*10^ к более часов по результатам испытаний до Ю^часов.

Гт"1т~С~кспользоБанием-дробной-ааБИСимоста от напряжения____

С.А.Шестерккова разработана зависимость длительной прочности, содеркатпая двз постоянные материала (показатель длительной прочности "7)л" к коэффициент пропорциональности " Д, "> к одну функцию от температуры теоретическое значение предана

кратковременной "прочности. Показана примен-.жоеуь итого соотношения для описания и температурного прогнэзировздлительной прочности широкого круга конструкционных сплавов. ^

-- Показано,что существуете конструкциокые металлические иатериаи можно разбить на ред кдессоз, внутри котапс

- оо -

коэффициенты "Л)0 " к "Цп " остаются постоянными величинами.Задача прогнозирования характеристик длительной прочности материала кз конкретного класса сводятся к нахождении одного параметра - " как функции только температуры.Метод обеспечивает зоз-

можность экстраполяции длительной прочнеете по напряжению к ап-пробкрован на широком класса конструкционных сталей: аустеннт-ных(500--1000°(П,высоколегированных (400-700°С),перлитных(350 -700°С/чугуне (370-650°С'!; большой числе никелевых,хромо и гселезо-никелезых (550-1200°С)втугоплавких (молибденовая,хрошвых:700-1400°С), цирконкезег:(300-1000°С),титановых(20-500°С),лёгких (алюжниезьпе,мэгнаешх: 100-350°С) и других сплавах.

- Разработан метод описания к экстраполяции >

гарантированных значений длительной прочности.Метод аппробипован ; на широком круге сталей и никелевых сплавов. |

- На сснсвз использования полученной оценки эли- !

ятя нейтронного облучения на величину " <5^ ".показано,что для | рассматриваемого класса материалов (аусгеиитнае стали)и класса < воздействий (плоскость потока кзйтронос ко менеэ 10^- |

моге? быгь дана оценка сверху длл максимального снижения долгозеч- ; ности.Метод аппроежрозан на материалах типа Х20Н45МЧ,Х16Н15МЗВ, I Х13Н9 и др. |

1.2. Разработана аппроксимация для 1§гйкцйк (Т) ": | линейная'- для жаропрочных лопаточных жггелеЕых сплавов; основан- \ ная на гипотезе Дорна - для остальных материалов. |

В "том случае :

___Для температурного прогнозирования по разработана

ному методу (прн кстгаяззопании гипотезы Дорка) используются соотношения с параметрами язляпиц-агаек постоянными величинами для материалов,прикаддеааащх гыделзнкым классам штезаалоэ. метод агг-пробировэн на широком классе конструкционных кгалэй (вусгенятннх, шгеотсолагкрсвакккуг,пзрлиткьге: : 370-1000°С),чугуне (370-550°С), большом числе никеяеаьвг и хромоникелевух (с50-815°С К молибденовых (1000-1400°С> »тсроиожас (900-П00°С) .здряогас-ЕУ-(350-1000оС} .титановых (400-550°С^ййгких (алвм1-ниезых,магниеЕыг '200-350°С) и других сплавов.

--При фиксировании зеличин " 1)а " катод

позволяет с:«трзпалировать длительную прочность не только по напряжению.но и чемпераууре.В ^астностк для сталей к нике*'еЕПх сплавов созмогек прогноз (по испытаниям длительностью до ТОООча-

сои'1 перехода от длительного разрушения (вотедствии ползучести) к гне зависящеиуот времени)"мгновенному,'разру1пению.Метод аппро-бирован на широком классе конструкционных сталей,большом числе никелевых ,хромоникелевых-,циркониевых, титановых, тугоплавких, легких и других сплавов--Для определённого класса современных жаропрочных

сталей метод позволяет - экстраполировать длительную прочность на и более часов во всём интервале рабочих температур

по одному статистически достоверному экспериментальному значению предела длительной прочности за зрзмя в 100-1000 часов. Метод аппробирован на ааропрочных аустенитных и перлитных(хромо-ггслибденоЕых)стЕнях.

2. Разработана обобщённая кинетическая модель ползучести и длительной прочности металлических материалов.позволившая описать широкий круг эффектов,наблюдаешх з условиях ступенчатого, кратковременного,повторного и сргклического изменения нагрузки.

Разработан упрокённый предельный случай общей модели, соответствующий теории упрочнения; принципу линейного суммирования повреждений и содержащий в качестве частных случаев соотношения Андраде,А.Грехеыа,П.В.ДеБиса,Г.Ф.Дегмна и О.В.Соснина. Предельная модель содерзмт три аддитивные составлявшие, все постоянные которых могут быть определены по кривым ползучести и длительной прочности при стационарном нагруженип.

--Первая составляющая предельной модели соответствует гипотезе Дорна (зависимости " ('Т)").характеризуется сте пенным законом упрочнения и является обобщением деформационного уравнения Г.Ф.Лапина и энергетического О.В.Соснина.Критерием применимости этой составляющей для описания процесса ползучести и длительной прочности ыояет слукить отсутствие ускорения процесса ползучести после кратковременных перегрузок-(что выполняется при достаточно высоких температурах)

--- Вторая и третья составлявший предельной модели

соответствуют линейной зависимости " ¿¿("Г) реализуются»¿основяоя на ларопрочных никелевых сплавах и .характеризуются зкспонеггц!;-алъкыа законом упрочнения.

йспокьговБНие; в модели деформационного или энергетического критериев длительной прочности позволяет осуществлять прогнозирование процесса ползучести с помощью ссоъ'зетсувугтах методов прогнозирования длительной прочности.

Разработанные модели аппробированнк на широкой круге конструкционных сталей (аустенитных,высоколегированных,перлитных), большом числе никелевых,алюминиевых и других сплавах.

3.Показан аддитивный ,вязко-упругий характер обратной ползучести конструкционных сплавов и рассмотрены модели для её описания.

4.Разработана модель ограниченной ползучести,которая

в предельном случае вырождается з теорию пластичности.Показано, что такой процесс ползучести реализуется,в частности,на меди в области умеренных температур(—200°С и более).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шестериков С.А.»Мельников Г.П.,АршакуниА.Л. К выбору уравнений состояния при ползучести // Проблемы прочности.-I980.-Жз. -С.77-81. *

2. Аршакуни А.Л. К выбору кинетических уравнений неустановившейся ползучести // Проблемы прочности.- 1981.- 59. - СЛ3-15.

3. Аршакуни А.Л. Векторный вариант гипотезы упрочнения и кинетические уравнения.высокотемпературной ползучести // Проблемы прочности. - 1981. - № I. С.31-35.

4. Аршакуни А.Л.,Мельников Г.П., Токарев В.Д., Метельков З.А. Экспериментальная проверка моделей неустановившейся ползучести// Проблемы прочности. 1981. № 4.- С.38-42.

5. Аршакуни А.Л. Учёт неоднородности деформации б кинетических уравнениях неустаноЕивпгейся ползучести // Проблемы прочности. -1981. - 1'5. - С. 15-17.

6. Аршакуни А.Л. Кинетические уравнения неустановившейся ползучести // йзв.АК СССР. - Механика твердого тела.- 1981.- Ю.-С.170.

7. Аршакуни АЛ. Систематизация выбора кинетических уравнений неустановившейся ползучести // Труды ВНИИШАШ.-М. :ВНИИНМАШ,1981.-Вып.Х I - С.59-66.

8. Аршакуни А.Л. Характеристики ползучести при ступенчатых ре-пимах // Закономерности ползучести к длительной прочности. - М.': Машиностроение,1983. - С.61-70.

9. Аршакуни А.Л. Система кинетических уравнений неустановившейся ползучести металлических материалов // Проблемы прочности. - 1983. -И. -С.61-64.

10. Аршакуни А.Л. Кинетические уравнения ползучести конструкционной стали в условиях радиационного облучения// Расчёт элементов конст-

рукций, взаимодействующих с агрессивными средами. Межвузовский научный сборшк. - Саратов: СПИ, 1984, - CJI3-II7.

11. Аршакуни А.Л. Кинетический вариант теории ползучести и длительной прочности металлов // %рнал прикладной механики и технической физики. - 1986. - К 3. - C.I42-I48.

12. Аршакуни А.Л. Учёт разупрочнения в кинетических уравнениях неустановившейся ползучести // Проблемы прочности. - 1986. - }? 8.- С. ¡£-41.

13. Аршакуни А.Л. Обобщенная кинетическая модель ползучести и длительной прочности конструкционных металлических материалов // Унифицированные методы определения ползучести и длительной прочности. - М.: Изд. стандартов, 1986. - Вып. 6. - С.38-50.

14. Аршакуни А.Л. К выбору определяющих соотношений обратной ползучести металлов // Ползучесть и длительная прочность конструкций. СБ. научных трудов. - Куйбышев: КПтИ,_ 1986. - С.50-56.

15. Аршакуни А.Л., Шестериков С.А. Кинетическая модель вязко-упругой составляющей деформации конструкционных металлических материалов // Проблеш прочности. - 1986. - J? 7. - С.21-24.

16. Аршакуни А.Л., Мельников Г.П. Определявшие соотношения ползучести для некоторых' случаев поведения материала в условиях переменного кагрунешя // Физико - химическая механика материалов, -

- 1986. - JP 5. - C.II5-II8.

17. Артакуни А.Л., Мельников Г.П. К выбору кинетических уравнений ползучести в условиях радиационного облучения // Проблемы прочности. - 1937. - # 6. - С.72-74.

18 Аршакуни А.Л. Описание вязко-упругой деформации металлов с помощью соотношений линейной наследственности // Проблеш прочности.-

- 1987. - В 8. - С.29-30.

19. Аршакуни А.Л. К выбору температурных зависимостей длительной прочности наропрочных металлических материалов // Известия ВУЗов.-~IS87. -S6. - С. 18-21. "

20. Аршакуни А.Л. Обобщенное соотношение для описания длительно« прочности жаропрочных металлических материалсз // Известия ВУЗов.-

- 1988. - Р 6. - С.З-б.

21. Аршакуни А.Л. Обобщенный вариант определяющего соотношения Орр-Шерби-Дорна длительной прочности металлов // Надязность и прочность машиностроительных конструкций. Сб. научных трудов.-Куйбышев: КПтИ, 1988. - С.38-49.

22. Аршакуни А.Л. Определение параметров участка неустаноая клейся ползучести при наличии эффекта упрочнения // МР 60-82.

Метод определения параметров кривых ползучести и накопления повреждений при одноостном нагругекии. - М. ВНИИНМАШ, 1982. -

- С.5-1-4.

23. Аршакуни А.Л. Простейший метод определения параметров ползу-

• чести и длительной прочности // МР 63-85. Расчётно-эксперименталх-ный метод определения характеристик ползучести и длительной прочности металлических материалов при одноосном нагружении з условиям нестационарного силового- воздействия. - Н.: БНИИНМАШ, 1985. -

- C.5-I7.

24. Аршакуни А.Л. Простейшие методы определения параметров ползучести и длительной нрочноста // МР 182-85. Расчётно-зксперигген-тальный метод определения ^параметров ползучести и длительной прочности при сложном напряденном состоянии в стационарных условия* нагруяення. - М.:- ВНИИНМАЩ, 1S65. - C.5-Ï0.

25. Аршакуни А.Л. Методические указания. Метода расчётно- экспериментального определяют характеристик ползучести и длительней про«-

«ности . - П.: ВНИШ1Ш, 1йЗ. - 124 с.

26. Ариахуни А.Л. Кикетичестгиз уравнения неустановившейся ползучести конструкционных ï.'EïspH'irnn // Всесоюзный симпозиум "Ползучесть в конструкциях*. Тез, -jo;-. ладов. - ДнепролетроБСк:ДГУ, 1Ш2.

- С.57-58.

27. Аршакуни А.Л. Кинетические уравнения неустановившейся ползучести, описывающие -ффетеы разупрочнения в условиях увеличения нагрузки // Вторая всесоюзная конференция "Ползучесть в конструкциях". Тезисы докладов. - Новосибирск: ИГД, 1534^ - СЛОЗ.

28. Аршакуни А.Л. Обобщенна:?: кинетическая модель второй и третьей

' стадий ползучести и длительней прочности жаропрочных сплавов // XXI Всесоюзное научное советник гг/ проблемам прочности двигателей. Тезисы докладоь. - П.: ЦИЖ, ISSô. - С.5-6.

29. Аршакуни А.Л. Кяиртяческгя недель пластичности металлов // Проблемы прочности. - 1985- - Я 5. - С.39-42. -

30. Арсакуни А.Л. OCacEemiaK кинетическая модель ползучести и длительной прочное?« упрочняющегося маг-ерипла // Журнал прикладкой механики и технической физики. - 1989. - J? 4. - C.I4S-I52. 31- Шестериков С.А., Артакуки А.Л., Чередеева Л.В., Метод те«пера?урно-силового прогнозирования длительной прочности металлов // Проблекм прочности. - 1989. - F 9. - С.6-9.

32. Аршакуни А. Л., Че редееза ХВ. Учёт зависимости энергии активации от температуры в определяющем соотношении длительной прочности металлов // Пройлеш прочности. - 1989. - & 12. - С.11-18.

33. Аршакуни А.Л., Чередеева Л.В. К выбору определяющих соотношений длительной прочности металлов //.Проблемы прочности. -- 1930. - Ш 5. - С.22-26.

34. Аршакуни А.Л. Обобщенная кинетктеснал модель ползучести и длительной прочности металлоз в условиях смешанного характера процесса ползучести и нестационарного ггагрукеики. Сообщение I. 06-

случай // Проблемы прочности. - 1390. - 5? 4. - С.49-55.

35. Аршакуни А.Л. Обобщенная кинетическая модзяь ползучести и длительной прочности металлов в условиях" смешанного характера про-тщсса ползучести и нестационарного кагрунешк Сообщение 2. Предельный случай // Проблемы прочности- - 1390. - К' 4. - С.55-59. 35. Аршакуни А.Л. Рекомендации Р54-286-59. Метода расчётно-экспериментального определения характеристик ползучести к длительной прочности. - И.: БШКНШШ1, 1939.- 52 с.