Пластическое деформирование и предельное сопротивление сталей при сложных путях нагружения с промежуточными разгрузками тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

о 3 9 %

ЛЕШШТАДСКИЙ ГОСЩБСТНШШЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУЗЬКИН Андрей Юрьевич

На правах рукописи

ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕЮШРОЕАНИЕ И ПЩИЫЮЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СТАЛЕЙ ПРИ СЛ02ШХ ПУТЯХ НАГРУЖАЙ С ЩШЕНУТОЧНЫМИ РАЗГРТЗКЧ/И

Специальность 01.02.04 - механика деформируемого твердого тела

Автореферат диссертации на ссаскаяне упзпой степени кандидата технически:: наук

Летя г рад - 1991

Работа ьню.тнека на кафедре сопротивления материалов Ленинградского государственного технического университета.

Научный руководитель доктор технические наук, профессор

Д.А.ПШ0В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ы.А.К73БПИ; кандидат технических наук, доцент Г.С.КАЗАКЕВИЧ.

Ведущее предприятие - Ленинградский институт проблем машиноведения АН СССР.

Басита диссертации состоится " " КО^ТЦ 1932 г» з Щ часов на заседания специализированного совета Д053.23.01. Ленинградскою государственного морского технического университета з акт. зале. Адрес: I90C0S, Ленинград, улЛоцманская,3.

С диссертацией мозшо ознакомиться б фундаментальной библиотеке ДШЕГ.

Автореферат разослан "1Q «февраля 1992 г.

Учзтй се!фетарь спецналнз1фоваяного совета доктор технических наук, профессор В.И.Г7РЕВИЧ

.... . a i

a.- »

диссертаций 1 OBm ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

ее«»"*-Н

Актуальность работы. Проблемам аналитического описания процессов пластического деформирования п разрушения конструк-о:окных металлов в механике дефоршруемого тела посвящено огромное количество исследований. Среди них мояно отметить рadorn Ильшина A.A.,Лебедева А,А.,Кадашезача Ю.И.,Новоаилова В.В., Гохфельда Д.А.,Можаровского И.С.,Гусенкова А.П.,Махутова H.A., Задакова О.С.,Москвитина В.В.,Шнейдеровнча P.M..Романова А.Н., Мруза, Гаруда и др. Яесштря на это проблема разрушения и пластического деформирования при произвольных путях нагруяения еще не нашла своего исчерпывающего решения. По существу исследоза-кы два частных случая, а именно: пропорциональное нагрузенпе и циклическое нагруяенке при отсутствии приспособления к макро-штстическому деформированию». В связи с этим изучение закономерностей разругаения сталей в более сложные условиях нагруле-нш, как например з случае постоянно нарастащих размахов напряжений, в случае циклического нагруженгя с периодическими перегрузками и др., является актуальным вопросом, интересна'.! как с точки зрения механики деформируемого твердого тела, так и с точки зрения возможности расчета стальных конструкционных элементов в экстремальных, з том числе аварийных условиях. Подобные условия нагруяенля характерны для конструкционных элемент тсв крепления зяергоблокоз на судах, для узлов крепления лопаток к P2U04SM колесам газоЕых турбин, для трубопроводов и арматуры в энергоблоках АС, а такае для конструкция, подвергав-щкхся ударным нагрузкам (например, удар судна о лед и т.д.).

Работа является продолжением ряда теоретических и экспериментальных исследований, проводит ранее в лаборатории сопротивления кгтериалов ЛГТУ и выполнялась согласно координацией-

ному плану АН СССР (отделение механики и процессов*уцравления) тема 1.10. раздел 1.10.2.5 - прочность и пластичность при переменных нахружениях.

Пель работа состояла в вкспершентальном исследовании пластического деформирования и предельного сопротивления сталей при слогных путях нагруження с неоднократными.разгрузками, а таете подборе адекватной додели пластичности и кинетического уравнения повреждений, описывающего длительное сопротивление при сложном циклическом нагружении.

Научная новизна работы состоит в получении новых экспериментальных данных о предельном сопротивлении сталей класса Х18Н10Т в условиях сложного' нагружения с постоянно нараставдим размахом напряжений и нестационарного циклического нагружения при сложном напряженном состоянии с периодическими перегрузками. Обобщение результатов опытов привело к выводу о параллельном существования двух моделей разрушения. Одна из них реализуется с выходом на предельную поверхность напряжений, когда траектория пластического деформирования клэет длину того же порядка, что и наиболее короткая траектория при пропорциональном нагружении. Другая реализуется на длинных траекториях пластического деформирования (не менее чем па порядок длиннее траектории деформарованся при пропорциональном Еагрукеник), ко торне появляются лишь з условиях циклического нагруаеЕня.

С пс«5одцг) введения новых сзраметров уточнено кинетическое уравнение накопления иоврезденнй н дадв^ицкрована модель пластичности.

Практическая пенность Т)г^ота состоит в том, что получен-ше результате позволяют рассчитывать конструкционные элементе, работащие в эгстреинльЕкх условиях, на однократные и мно-

гояратше перегрузки с прокепуточннки разгрузкам*, а так-е на длительное нестационарное нагруяение с периодическими перегруз-кадз, Прощесн последнего типа обобщает традиционные представления о г-ллощклоесй усталости прп регулярном циклическом пат-рул скип.

А1гооДуа1д1._ра^гдтц. Основные положения и результата работа дсхлэднваяЕСл па 3 Всесоюзном спмсозиуке "Прочность материалов ч злемзятоз конструкций при слогнс?» яаярдзэнком состоянии" (223ог.тр, 1983г.), 6 Есесоюз'пои симпозиуме "Налспдкловая усталость'' (Хшкневе 1С31г.), научных сег/гпара'с кафедр сопротивления материалов ЛГ'ГУ к ЛГШ7.

Публикации. По материала? диссертации опубликовано иэсть печатных работ.

Стшктугр.а1_п..об5;.ем|дисоет)тшти Диссертация состоит из введения, сестп глав» заключения, списка литературы, включающего 95 наименований и прилояения. Объем работы составляет НО страниц машинописного текста, 51 рисунок, 8 таблйц.

Автор вырааает благодарность научному руководители профессору Павлову П.А. за помощь при выполнении настоящей работы, а такие доцента!.! ¡Изотову ИЛ. и Мельникову Б.Е. за ценные советы в части построения алгоритма расчета пластических деформаций, доценту Митэкову А.Г. и Еормоткпну В.О. за советы, касающиеся проведения экспериментов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы.

В первой главе дан краткий обзор известных моделей пластичности.

Ее Ец г

После рассмотрения существупцих подходов к описании сложных деформационных процессов, а тленно - различных вариантов теории течения, двух- и многоговерхностных теорий пластичности, теорий пластичности, основанных на структурных моделях элемента гипотетического материала, делается вывод о том, что последние наиболее эффективны для расчета диаграмм деформирования при непропорциональных путях нагрукения и сложном напряженном состоянии. На этом основании для определения расчетной длины пути и работы пластического деформирования в наших экспериментах используется структурная модель, разработанная в ЛГТУ (рис.1).

^ ^ ссгс{д£'с с _ Еъ'Еч

г _ Ег-Еч-Еб

Ъ

РисД.а) структурная модель материала; 1+7-составлящие; б) определение характеристик модели по диаграмме циклического деформирования.

Во второй глазе рассматриваэтся различные феноменологические теории кратковременного и длительного разруиения матери адов со склерономными свойствами, а также результаты экспериментальных исследований предельного сопротивления таких матери ачов при сложном нагрукеции. Отмечается, что достаточно исследованными могут считаться два частных случая нагрукения: пропорциональное, когда разрусенке наступает при выходе пути нагрукения на предельную поверхность в пространстве напряжений, г стационарное циклическое нагруяение, разрушение при котором кг зывается малоцикловой усталостьэ. Разрушение в указанных условиях имеет различную природу и до сих пор не вполне ясно кака>

из них будет плоть место в случае произвольного нагрудения с возшзшкз разгрузкам.

В связп с этил в работе делается попытка наметать границу, неге которой сопротивление каторпала зависит от протяженности пути пластического дефор^гсрогалкя, а выше - этот дуть не играет роли и определяющий является лишь предельное напряженное состояшге.

Частные задачи настоящего исследования постазленц в следующем виде.

1. Провести опыты па пластическое де^оргарование и разрушение трубчатих образцов в у словил: кагруяеяяя с периодическими разгрузкам и последующей сменой нута кагруженкя.

2. Провести прогнозйрукзне расчета с поьтацю модели (рис.1) для сопоставлен»? с каг2Г»21 и другим! извесгккш экспериментальными

дсп-п!.'^!.

-.3. Вменить необходимость п простейшие пути модификации рассматриваемой модели пластичности для уточнения прогнозирундпх расчетов пластических дефор.\5аций.

4. Провести опыты по циклическое нагруяенип образцов того яе материала в условиях сложного напряженного состояния и нестационарного нагруяепяя с повторяющимися перегрузкаст.

5. Провести расчета на ь'длоцшслоБую усталость и сравнить с дан-шага по пункту 4.

6. Дать рекомендации по оценке предельного сопротивления материала в условиях сложного погружения с еоз:/.ояшгл! разгрузками.

$ третаг-й главе описываются экспериментальные установки и методики проведения исштаняЯ.

В качестве испытуемого материала выступали стали Х1£Н10Т и 08Х18Н1СТ в виде тонкостенных трубчатых образцов с толщинами

стенок 0,3 и 1,0мм. Наружные диаметры составляли соответствеи-ко 26 и 19 ¡дм.

Первая серия экспериментов цроводялась в ьспктательной камере, позволяющей осуществлять трехиаргыетрзческое нагруне-ние обр' ..да внешним, внутренним давлениями и осевой силой. Благодаря независимости действия натрусок в стенке обргзпа реализуются все виды напряке.чного состояния при котором рс-дпалькос напрясение всегда снгима^щсе, а осевое и округлое ьзгут иметь лвбоЗ знак. Компоненты текущей истинной пластической деформация образца вычислялись по результатам замеров, которые делались после извлечения его из камеры, для чего производились промежуточные разгрузки. При этом продольный размер рабочей части образца определялся катетометром, а кольцевой и радиальный - микрометром. Правильность замеров контролировалась по выполнению условия постоянства объема.

Вторая серия экспериментов проводилась на малине 7Ю-10Т&1, снабкенной устройствами, позволяющими кроме переменней осевой силы прикладывать к образцу крутящий момент и внутреннее давление, По ходу испытания осуществлялась запись петель упруго-пластического гистерезиса с помощью специально разработанного тензометра и дзухкоердинаткых са\юдисцез„ Момэнг рспруиснпя фиксировался по Бозкмкозежт глзкретрещины длиной около I км.

В уотзоптдй трапе представлены программы п результаты проведенных оштов.

Основной целью первой серии.экспериментов являлось.получение опытных данных о предельном напряденном и деформированном состоянии материала при слояных путях нагружения с променуточными разгрузками и сравнение их с аналогичными данными, полученными при пропорциональном нагруяенин. Слозсные ;цути натруяе-

ния состояли из отдельных этапов, мэгщу которыми осуществлялась разгрузка и смена направления последующего нагруяения, щпчем максимальная интенсивность напряжений последующего натру жежи была выше, чем на предыдущем этапе нагрупення. В отдельном эксперименте насчитывалось от 1С до 23 разгрузок (рис.2а).

Анализ полученных данных показывает (табл.1), что как в случае пропорционального нагрукенич, так и в случае сложного кагрузения, наблюдается постоянство эквивалентного предельного напряжения, хотя при сложном нагруяении предельная величина пути

¿ и работы W пластического деформирования оказалась в 1,5<-1,8 раза больше по сравнению с нх значентли в опыта:: на монотонное пропорцксн&икое нагрузенне.

Во второй серил эксперпьэнтов траектория нагружения находилась все врогл внутри предельной поверхности. Разрушение наступало после прохождения значительного пути пластического дебатирования и носило усталостный характер. Образец испытывал при этом ряд блоков циклического нагрукенкя (от 20 до ICO циклов з блоке) мсяду которыми осуществлялась перегрузка до ин-тенспзЕостп напрязенпИ в 1,3-1,5 раза большей размаха интенсив-кости напряжений в циклах. Направление пути нагружения прп очередной перегрузке изменялось на противоположное к направлению пути нагрузеиия предпествусщей перегрузки, а напряженное состояние было как линейпш (растяпенпе-сяатие), так и плоска (добавочно циклическое закручивание и внутреннее давление). Вид папрязенпого состояния отличался как з блоках по отпоаенпэ к нэпрлаоЕному состоять при перегрузках, так и з отдельных блоках (рис.2). Режим кагрудения контролировался го напрякеяпяц.

По результатам экспериментов второй серии сделаны следуо-щне выводы (табл.1).

1

а

т

'

я5

NN

ч т

Я*

52 = | (4-Ял)

2(1){

Лз

Ш

N.

I

и ъ(щ)

I №

Рис.2. Разрушение поп пропорциональном ( « ) и слоеном ( д )

йагрукенип; путь пропорционального (-----и сложного

(->-)нагрукенпя; ———-путь циклического наг руления;----»-путь нагрукения при перегрузках; кокера

указываэт порядок нагруженля (в скобках количество наг-ругениа в одном блоке;.

Таблица I

Некоторые результата опытов на разрусениг при слогсншс цутях натруяення

2Ед : яагрудепгл : ^таг ( Ша) . : (Г£ясг* :пэрегр :ках : (!."Па при: ""Г5.. • у • ) ! 1 № (МПа)

йонатонное про глрш'оиально г 950 922 883 956 521 0,357 0,353 0(,323 0.-361 0,359 243 234 203 246 236

го рис .2 а 920 1013 922 9ЪЗ 935 0,504 0,457 0,485 0,563 0.552 300 296 2 83 358 340

цякгачэское при линкуем нади-ггекном ссс^пгл 0 • 375 330 8,0о 11,33 19,47 2290 2678 3437 4934

циклическое кои плоском напр „состоящие 410 370 18,14 27,64 5189 7080

пс рис.. 26 340 336 369 336 430 428 407 429 5,63 5,43 8,98 4,58 1760 1с98 2805 1453

по рнс.2г 375 369 357 411 412 422 36,13 27,05 37,34 3531 7789 8127

по рис.2з 361 359 414 404 27,05 26,55" 7593 7458

по рис *2д 513 513 669 665 3,55 2,72 3053 2717

из рис.2е 357 336 371 369 375 406 418 429 410 475 414 13,96 17,35 22,95 5552 5323 6936

I. При циклическом нагруженпи, когда деформирование вдет многократно по одному и тому не пути, величина Ь и У/ , по крайней мере, на один порядок больше, чем при неповторящемся пути деформирования.

¿. Увеличение амплитуды напряжений в цикле как при плоском, так и линейном напряженном состоянии влечет за собой уменьаение Ь и , при этом в опытах с шгоскш напряженным состоянием величина А и ^ больше (в наших экспериментах в 2+3 раза), чем при линейном с той ze амплитудой интенсивности напряжения. 3. Пластическое деформирование материала, цроводившееся мезду отдельными блоками циклического нагругения, не оказало существенного влияния на долговечность образцов Но сравнению с аналогичными испытаниями без перегрузок (рис.3).

г,Ц 2,6 2.8 3,2 Ъ,Ч

Рис.3. Кривые малоцакйовой у старости прй Я =-1 для одноосного (I) и плоского (2) напряженного состояния; разрушение при рекимах йагрухения с перегрузка;.® при линейном ( • ) и плоском ( о ) напряженном состоянии.

Б.пятой главе на основании сравнения прогнозирующих расчетов с прямыми экспериментальными данными обосновывается необходимость модификации модели пластичности и построения нового кинетического уравнения накопления повреждений малоцикловой усталости.

Отмечается, что рассматриваемая модель пластичности в предложенном ранее варианте отражает ряд деформационных эффектов: Раусз'-нгора, векторного запаздывания, а такие с введением при

циклическом нагруаензи зависимости коэффициентов Ек от числа отработанных циклов, эффекты циклического упрочнения и разупрочнения, В случае сложного нагруяения алгоритм расчета сво-дк?ся к разбивке пути нагруяения на ряд малых этапов и вычислению па каждом этапе приращения компонент пластических деформаций по уравнении:

, . - 3 <5нЗ,+ ¡1 5?! бГ-Сг-С,) -,-1 -:-1 ---1

где Ь'.Щ?;

а , Оу и - компоненты девиатора активных нап-

ряжений, действующих соответственно з звеньях с элементами 2-3, 4-5 и 6-7 (рис.1).

Началом отсчета для них на очередном шаге нагруяения служит состояние разгрузки звеньев 2-3 на величину , 4-5 на

и 6-7 на С^+Сц . Такая разгрузка звеньев производится после каядого сага нагруяения.

Яредстаааеяиая методика расчета успешно использовалась для построения диаграмм деформирования стали 45 при нестационарном циклическом нагрулении и сложном напряженном состоянии. Длл апробации применимости модели в более сложных услозкях наг-рухениз нами использованы результаты исследования у пру го-пластического деформирования стали 45, взятые из литературы. Проведено сопоставление оштяых и расчетных диаграмм для путей деформирования з виде двухзвенных ломают, для деформирования по круговым траекториям в плоскости л нагруяе-

ния по сгофаюзядной траектор:гл в пространстве напряжений Илюшина. Сопоставление расчетных и опнттос диаграмм показывает,что

модель пригодна лишь для описания установившегося циклического деформирования при изменении нагрузки в фиксированных пределах, а такие для расчетов по путям нагруиения с монотонно ыанявцшлися нагрзкениямп.

Для путеЗ нагругенпя, реализованных в калиг экспериментах, сбнару кило с ь качественное расхождение расчетных диагрг'.:'. с опытными. Причина атому найдена з том, что рассматриваемый вариант г-идели отражает лезь кинематическое упрочнение материала, характерное для стали 45, в то время как у сталей .'класса Х18К10Т црсявляется дополнитедыго значительное изотропное упрочнение, которое модельз не описывается. Для устранения указанного недостатка предложено сделать косфФициент , отвечающий за качало пластической деформации, переменным к зависимым от максимальной в истории нагруг.енпя интенсивности игл-рлкеннй о

ВГ-1Д функции Сп — (б!''"5*) для расчета при цикзптческкх путях нагругешя находился из испытаний ка одноосное растяжение -сгатис- с разной для каждого опыта амплитудой нащизелий, Начало пластического деформирования в ншелах определялось по нулевого допуску кз соответствувщих диаграмм деформирования (рис.4а При высоких значения?; осевой скимаще-к деформации образцы с толаиноГ; стешш 0,3 кгг, предназначенные для испытания ка сложное нагрусенЕе, в опытах на тоническое нагрукепие теряли ус-

г>

тоЯч2еость. Поэтому для этих экспериментов функция 5' определялась по одноосным испытаниям, суть которых ясна из рис.46.

■ После замены постоянного кэз*фищ:екта переменным ;:а5-лкдалась удовлетворительная корреляция расчетных и опытных диаграмм деформирования (рис.5).

Ю

£

а

17|7

ЙГ

гтсщ

я

о

Рпс.4. Определение завпсслзстп ¿^^Сб^"0*] та опыта.

сЭрасуог, МПа

• */• /1 .

0 «Л

/

О 1 2 5 Ч 5п

% ОапыТуМПа

Рпс.5. а) Путь деформирования: • - эксперимент, о - расчет с постоянным! коэффициентами; +- - расчет с переменными коэффициентами.

б) Ссатнение опткой и расчетной величины работы пластического деформирования за цикл.

Наряду с разработкой алгоритма расчета компонент пластической деформации произведена проверка применимости в условиях сложного циклического нагружения известных критериев ма-лоциюювой усталости. Из обзора (глава 2) следует, что наиболее приемлемыми в в том случае являются уравнения Менсона-Коффина, Гаруда и метода ЛГТУ. Два перше названное уравнения обобщены в вцце кинетических уравнений накопления повреждений (I) (2)

путем введения меры повреждений I >/ П >/ 0: М I г. \4

У гп

в) (2)

П=1(#Г; <3*= +

Ъ ' цикл ЦЧЫ

где Д £ -сирина петли гистерезиса, которая в случае кеодпоос-ного нагруленш заменялась интенсивность!) амплитуд дефор.глцз;;

С , m , 3 , 2 - постоянные, найденные по одноосным стационарным испытания;.!; ё - весоЕой коэффициент, полученный цутем приведения трафика долговечности д ой - Np при плоском напряженном состоянии к такому se графику долговзчеости при линейном напряженном состоянии; б/пек ~ максимальное за период цикла напрязенпе; бр - истинное сопротивление разрыву; П. - число блоков нагрукения; Л/к - число цшслов в к-том блоке; cD - таощадь петли пластического гистерезиса; сЭр - площадь под кривой статического растяжения;

- функции, каЯденше по с тацш парким нсгш-анпям, в которых отсутствует одностороннее накопкение

и из о'пытоз, где татае накопление присутствует

1Ш-Ш-Ш

.с^/ "V б>

Из сопоставления рассчитанных по уравнениям (1),(2) и (3) значений повреаденпости на момент фактического разрушения (рис.'6) следует, что применение уравнения (I) в условиях сложного циклического яагру-енш мояет привести я существенным ооибкям в оценке долговечности материала, в то время как уравнения (2) и (3) позволяют рассчитывать для рассматриваемых условий нагруиения меру поврежденноети с достаточной для инженерных расчетов точностью (0,5 4 П 1,5). Однако, для идентификации уравнения (2) требуется проведение двух видов базошх испитаний - циклического растлвения-слатия и циклического кручения, в то время как уравнение (3) идентифицируется только по испытаниям на растяжение-сжатие.

.Для сблшения расчетного значения величины П с единицей цредлояен модифицированный вариант уравнения (3). Он основывается на предположении о тем, что накопление повреждений в цикле зависит но только от величины сО , но и от максимального еппчз.'пя за цанл главного растягивающего напряжения. Уравнение (3) принимает з этом случае еид:

п 1"]

Б качество исходной расчетной зависимости нузно знать при этом конфигурация поверхности ; ЧШ2* ^ в трехмерном прост-

ранстве, по двум осям которого отложены -^р и •

Из условия разрушения при стационарном нагрузенил:

находим

л _ бгвох , /л/ <Д . блюл

А/р

б> / V' бр

Участок такой поверхности, построенный нами по стациокср-ным испытаниям, использовался для расчета меры говрезденности на моигчт фактического разрушения в опытах на сложное нестационарное кагрухение с периодическими перегрузками. При этом использовалась интерполяция значений ^ по различным значениям на плоскости

лись точки, соответствующие значениям бглск/^

Из рис.6 видно, чао уравнение (4) описывает результаты опытов лучше, чем предыдущие уравнения (1,2 и 3).

^¿р , где маркирова-

П 2,0 1,5 Ю 0,5 О

а ° 0 0

0 о 3 а • * ♦V « +

• п А о о • + о о р в • + о + • * + О 3о и о о

5о а о • И- * а о о + • • д-

а + °о

гь

ъ.о

ъ,2

Рис.6. Результаты расчета повреждений по уравнениям: о -(4), • -(3). +-(2), С -(I).

Р шестой главе делаются некоторые выводы о природе разру-

пеши исследуем сталей в условиях пластического деформирования.

о

Отмечается, что из проведенных опытов'следует применимость условия эквивалентности предельных напряженных состояний не только для пропорционального нагружения, но и для сложных путей нагружения, когда достижение предельной поверхности напряжений происходит до того, как длина соответствующего пути пластического дефоргдяро'вания станет ориентировочно на порядок больае, чем длина пластического деформирования при пропорциональном нагрукении. Если на таких путях нагружения и накапливаются повреждения усталостного характера.то они не достаточны для изменения предельного сопротивления материала.

На путях нагружения, соответствующих путям пластического деформирования, на порядок больших, длины пластического деформирования при пропорциональном нагруженин, накапливаются повреждения, которые в конце концов приводят к малоцикловому разруиенкэ, отличающееся от того типа разрувенлй, которое наблюдается при малых длинах путей пластического деформирования (с достижением путем нагружения предельного напряжения).

Теоретически должны существовать такие пути циклического нагружения, при которых максимальное за период цикла эквивалентное напряжение близко к истинному предельному сопротивлению материала. При этом, по-видимому, оказывается равновероятным как разрущение по механизму усталости, так и разрушение по механизму, реализующемуся, когда предельные напряжения достигаются на малых длинах пути пластического деформированзя. В нащлх опытах тачке режима циклического нагружения наметить не удалось.

Заключение. Основные результата диссертационной работы состоят в следующем.

I. Опыты на сложное двухосное иагружеяие с периодическими разгрузками тонкостенных трубчатых образцов из стали Х18Н10Т

подтвердили применимость структурной модели пластичности, разработанной в ЛГТ7, при тол; ограничении, что интенсивность напряжений при кеядом очередном цикле нагруяения не растет по сравнению с предыдущими циклами.

2. В тех случаях, когда в каадоы очередном цикле кагру-кения интенсивность напряжений нарастает, указавшая модели потребовала модификации, состоящей в том, что один из параметров модели представляется как фуикция интенсивности наяря^енн«. Указанная функциональная зависимость построена по окспеспмзн-тальнкм данным па одноосное пагруз;ение, причем, результата расчетов оказались в хорошем соответствии с опытами на непропорционально е нагрукение.

3. Опыты на разрушение тонкостенных трубчатых образцов

из той ке стали при пропорциональных и непропорциональных путях нагруяения с промежуточны™ разгрузками показали, что форма пути нагружения и соответствующей траектории деформирования не отражается на предельном напряженном состоянии по крайней мере в тех случаях, когда длина сложного пути пластического деформирования сохраняет тот ке порядок, что и предельная длина пути пластического деформирования.при пропорцпональном нагруяении. Если в этих условиях и существуют повреждения, накапливающиеся в процессе пластического деформирования, то они все ке не достаточны для снижения предельного сопротивления материала. 4. В условиях многократного циклического нагруаения с сохране-1шем ограниченной величины размахов напряжений длина пути пластического деформирования до момента разрушения превышает соответствующую предельную длину при пропорциональном нагружении не менее, чем на порядок. При этом идет процесс малоцикловой усталости, з условиях которого максимальные за период цикла

напряжения ниже предельных напряжений, приводящих к разрушению цри одностороннем пропорциональном'нагруяении. Очевидно, что механизм мел'оцшсяовой усталости, развивающейся на достаточно длинном пути пластического деформирования, является иным, нежели механизм разрушения цри пропорциональных и сложных путях кагруяения с нарастающей интенсивностью напряжений, когда вступает в сипу представление о поверхности предельных напряженных состояний.

5. Периодические перегрузки в процессе циклического натру пения, вызывавшие в каждом случае прямую или обратную пластическую деформацию от 0,3 до 3,0$ по интенсивности, не оказали существенного влияния на долговечность по сравнению с тем случаем, когда указанные перегрузки отсутствовали.

6.'Проведенные опыты на малоцикловую усталость при одноосном и двухосном напряженном состоянии, включая случаи периодических перегрузок, позволили проверить эффективность традиционных методов расчета на малоцикловую усталость по Коффику-Менсону и Гаруду, а такие эффективность метода, разработанного в ЛГТУ. Деформационный подход Ко^кна-Менс о на приводил к отклонениям теоретической мери повреждений от единицы для момента фактически наблюдавшегося разрушения в пределах С,225*2,672. Энергетический подход Гаруда, как и энергетический метод ЛГТУ, приводили к меньшим отклонениям в пределах от 0,391 до 1,334 и от 0,704 до 1,702 соответственно.

7. Зти отклонения еще уменьшились цри использовании модифицированного метода ЛГТУ с введением в уравнение повреждений параметра, разного отношении главного растягивающего напряжения цикла к предельного напряжению разрыва. Теоретическая мера повреждений, вычисленная для момента фактического разрушения, ко-

лебалась в этом случае в сравнительно узких пределах от 0,794 до 1,283.

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях.

1. Павлов П.А..Кузькин А.Ю. Метод расчета и экспериментальные исследования пластических деформаций и предельного сопротивления стили при нестационарном повторностатическом погружении

// 3 Всесоюз.сшп. "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном с о с т оянии"(Житомир, октябрь,1989г.): Тезисы докл.- Киев: Ин-т пробл.прочности АН УССР, 1989.- 4.2 -С.37-38.

2. Кузькин А.Ю. Пластическое поведение стали Х18Н10Т при двухосном циклическом растяжении /ЛПИ.-Л.,1989.-14с. -Деп. в ВИНИТИ 08.06.89, й 3816-В 89.

3. Кузькин А.Ю.,Мурылев З.М. Структурная модель материала с переменными характеристиками: расчет и сопоставление с данными опыта /ЛПИ.-Л., 1989.-16с.-Деп.в ВИНИТИ 01.06.89, Ш815-В 89.

4. Кузькин А.Ю.,Раимбердиез Т.П.,Мятюков А.Г. Устройство для создания переменного внутреннего давления в трубчатом образце при испытании на малоцикловую усталость /Шформ. листок

В 589-90.- Л. :ЛейЦНТИ, 1990.- 4 с.

5. Павлов П.А..Кузькин А.Я. Расчет и экспериментальное исследование сопротивления пластическому деформированию и разрушению сталей при нестационарном повторно-статическом нагруже-нии // Пробл.прочности. - 2лШ.- !Ь 4. - С.3-7.

6. Павлов П.А., Кузькин А.Ю. Малоцикловая усталость сталей при плоском напряженном состоянии и нестационарном циклическом погружении // 6 Всесоюз. симп.Талоцкклозая усталость" (Кишинев, сентябрь, 1991 г.): Тез. докл.

Подп. в печ. 10.11.91 Формат 60 кВ4 1/16 Офсетная печать, тир.60 экз. Заказ 1411 Бесплатно

Лаборатория репрографии НШ

173003, г.Новгород, ул.Ленинградская,41