Разработка методов прогнозирования циклической долговечности элементов конструкций по предельному состоянию материала в зонах концентраторов и фреттинга тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМIЯ НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ ПРОБЛЕМ М1ЦН0СТ1

I о "■'

2 2 АПР 1996

На правах рукопису

ЦИБАНЬОВ Георг!и Васильевич

УДК 539.43:669.017

Розробка метод1в прогнозування цикл1чно! довгов1чност1 елонент1в конструкц1й за граничним станом матер!алу в зонах концентратор1в та фрет!нгу

0-1 01 м

Спец1альн1сть: СЮ. 02.09- - динаШка, м!цн1сть машин, прилад!в та апаратури

Автореферат

дисертацП на здобуття вченого ступеня доктора техн!чних наук

Кихв 1996

Дисертащя е рукописом.

Робота виконана в 1нститут1 проблем м!цност! Нащонально! академП наук Украйни

Науковий консультант: академ1к HAH Укра1ни, доктор техн1чних наук, професор В.Т.Трощенко

0ф1ц1йн1 опоненти:

доктор техн1чних наук, професор М.С.Можаровськнй

доктор техн1чних наук, професор П. О.Фом1чов

член-кореспондент 1нженерно! академП

Укра1ни, доктор техн!чних наук П.В.Ясн1й

Пров1дна орган1зац1я: КБ "Швденне", м.Дн1пррпетровськ

Захист в!дбудеться 1996р. о 9 год. 30 хв. на зас1-

данн1 спец1ап1зовано! ради Д 01.99.01 при 1нститут1 проблем м!ц-ност! HAH Укра1ни за адресов:

252 014, м.Ки1в-Н, вул. Т1м1ряэевська, 2.

3 дисертац1ех> можна ознайомитись в б1бл1отец! 1нстнгуту проблем м!цност1 HAH Укра1ни

Автореферат роз1слано ¿4 1996р.

Вчений секретар спец!ал1зовано1 ради доктор техн1чних наук

Ф. Ф. Г1г1няк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Лктуалыистпь проблет. Економ!чн!сть та безпека в експлу-атацП машинобуд!вних конструкц!й т1сно пов'язана з м1цн!стю та довгов1чн!стю 1х елемент1в. Хоч досл!дженням в цьому нап-рямку прид!ляеться значна увага, к!льк!сть руйнувань консгрук-ц!й Bifl втоми не зменшуеться, що св!дчить про необх!дн!сть по-дальшого удосконалення як розрахункових метод!в оц!нки довго-в!чност! конструкц!й, так i конструкторсько-технолог1чних та матер1алознавчиХ поаук!в для досягнення прогресу в област1 проектування i безпечно! експлуатацП машинобуд1вних вироб!в.

Ц1 вироби являють собою сукупн!сть елементхв, вузл!в та агрегат1в, як! м!стять геометричн! переходи та зони передач! зусиль через контакт i сили тертя контактуючих деталей. В них локал!зуються висок! piBHi напрукень i деформацш, як! спричи-няють зародження i р1ст втомних тр!щин. Вих1дний матер1ал також м!стить неоднор!дну структуру i дефекти, рух та взаемопо-лояення яких визначають його повед!нку при btomL

Складн1сть проблеми прогнозування цикл!чно1 довгов!чност! MaTepianiB у зв'язку з впливом р!зних конструкц!йних та техно-лог!чних фактор!в привела до наявност1 велико! к1лькост! дос-л!джень i розробок. Б!льш!сть з них використовують одном!рний п1дх!д при BHpimeHHi питань ,м1цност! елемент1в конструкц!й, як1 працюють в умовах локального неоднов!сного навантаження в осередках концентрац!! напружень, фрет1нг-короз1х, при накпа-денн! втоми й тертя i т.п., що може призвести до значних поми-лок у визначенн1 граничного стану матер!алу. Використання таких п!дход!в обумовлено недостатн1м розвитком метод!в пружно-пластичного вир1шення задач про напружено-деформований стан зон локал!зацП багатоциклових пошкоджень, а також недостатки обгрунтуванням застосування критерНв граничного стану матер1-ал!в, як! використовуються у випадку наявност! конструкц!йних та технолог!чних фактор!в.

Розвиток критерПв граничного стану матер!ал!в при цик-л1чному навантаженн! для умов, як1 створюються конструкц!йними i технолог!чними факторами в локальних зонах конструкцП, пе-редбачае створення науковох бази для розробки розрахункових моделей визначення цикл1чнох довгов1чночст! деталей та вузлю машин на стад!1 проектування, а.також оптимального використання властивостей матер!ал1в в конструкц!ях. Р!шення проблеми такох направленост1 представлено в данхй робот!, що являе собою актуальний i необххдний етап у створенн! сучасних машино-

- 2 -

буд!вних конструкщй р!зного призначення.

Мета роботи - розвинення та обгрунтування критерПв граничного стану матер1алiв i розробка на ix основ! розрахункових моделей для визначення цикл!чжл довгов!чност! елементхв, як1 в!др!зняються масштабом локал!зацП втомних пошкоджень та спе-циф!кою напружено-деформованого стану: гладк1 поверхн!, гео-метричн! концентратори напружень, зони передач! навантажень через контактуюч! поверхн!. Супутн! задач!, як1 розглядаються при вир1шенн1 поставлено! проблеми, - це методи урахування та практичного застосування явища непружност! метал!в, наявност! технолог!чних залишкових напружень в деталях, стад!йн1сть про-цесу зародження та росту втомних тр!щин, впливу град!ента напружень статичних та цикл!чних компонент навантаження.

Наукоеа новизна роботи. В робот! вперше виконано комп-лексне досл!дження критерПв локального руйнування мегал1в в умовах впливу концентрацП напружень, фрет1нг-корогП, тертя ковзання 3i зношуванням з урахуванням неоднов1сност! ! неодно-р!дност! напруженого стану матер!алу при його пружнопластично-му деформуванн! в облает! багатоциклово! втоми.

Встановлено, що граничний стан матер!алу в гладких по-верхнях ! в концентраторах напружень визначаеться сп!вб!дно-шенням нормапьних ! дотичних напружень в площинах найб1льш сприятливо ор!ентованих'для ковзання. Кест1снотсть деформу-вання ! розс!ян!сть ор1ентовок цих площин обумовлюють найб1льш коректне описания граничного стану матер!алу в таких умовах з допомогою взаемозв'язку м1ж дотичними октаодрниними i riflpoc-татичними напруженнями.

У випадку ст!снення деформування в поверхневому шар! матер !алу за рахунок наявност! сил тертя i контакту граничний стан матер!алу досягаеться в площин! максимальних дотичних напружень, що обумовлюе зм!нний кут росту тр!щики при фре-Т1нг-втом! ! п!т!нги при BTOMi 3i зношуванням (при неоптималь-них режимах тертя).

Показано, що граничний стан матерiany при наявност! ! в!дсутност! концентратора напружень визначаеться одн1ею i т!ею ж величиною приведеного напруження, однак, для концентратора напружень при цьому сл1д вести розрахунок для деяко! глибини матер!алу, яка визначаеться його пружнопластичними властивос-тями при статичному ! цгоипчному навантаженн! i геометричними параметрами концентратора напружень.

Запропонована залежн!сть для визначення р!вня релаксацП залишкових напружень при цикл!чному навантаженн!. При викорис-танн! обгрунтованих в робот! критерПв граничного стану мате-р!ал!в релаксован! значения залишкових напружень враховуютъся як статична складова напружень.

Для випадку фрет!нг-втоми матер1ал!в запропонована двох-параметрична модель руйнування, яка враховуе ранн1й р!ст тр1-щини в площин1 максимальних дотичних напружень з подальшим переходом в тр1щнну в!дриву. Довгов!чн!сть в умовах фрет1нгу мо-же бути визначена за запропонованою розрахунковою схемою з урахуванням двохстад!йного розвитку процесу руйнування 1 вико-ристанням в!дпов!дних д!аграм втомного руйнування.

Встановлено взаемозв'язок втомних пошкоджень у вигляд1 непружн1х цикл!чних деформац!й з! зм1нами у поверхневому шар1, вим!ряними р!зними ф1зичними методами: застосуванням ефекта Баркхаузена, рентгенограф!чним методом двохкристапевого спектрометра, електронно! м!кроскоп11.

Непружна циюЛчна деформац!я при багатоцикловому навантаженн! характеризуе !ндив!дуальн! пошкодження матер!алу, що дозволяв використовувати деформац!йний критер1й для побудови кривих втоми в межах одного р!вня ампл!туд напружень. Однак, на деформац!йн! крив1 втоми впливае масштабний фактор, який спричиняе неадекватне описания довгов!чност! матер1ал!в в зразках р!зних розм1р!в.

Розроблено енергетичне трактування результат!в втомних досл!дяень ! на ц!й основ! запропоновано методи визначення тривалост! стад!й втоми, постад!йного сумування пошкоджень та визначення параметр!в розс!ювання границ! втоми.

■ Установлен! класи матер!ал!в, як! волод!ють значними неп-ружними деформац!ями на границ! втоми ! встановлено 1х взаемозв'язок з к!льк!стю пластично деформованих об'ем!в.

Показано взаемовплив параметр!в зношування ! характеристик опору втом!. Описания граничного стану матер!алу цикл!чно навантажено! трибосистеми деформац!йними критер1ями пов'язане з 1х залежн!стю в!д параметр1в контактування поверхонь.

Практичну ц!ннгсшь робот представляе використання одер-жаних наукових результат!в стосовно до оц1нки та п!двицення довгов!чност! машинобуд!вних конструкц!й р!зного призначеННй.

На основ! установленого критер1ю граничного стану матер1-алу в концентраторах напружень розроблено розрахунково-експе-

риментальний метод визначення цикл!чно! довгов1чност! елемен-т!в легко! фермово! конструкцП, яка використовуеться в знер-гетичному модул! косм!чних об'ект1в. Цей п!дх1д застосовано також для ощнки довгов!чност! силових вузл!в оболонкових конструкц!й типу "тяга з сферичними шарн1рами", "стик оболонки".

Механ1зм та двохпараметричний критер1й руйнування в . умо-вах фрет!нг-корозП використано для розробки алгоритма розра-хунку цикл1чно1 довгов!чност! елемент1в з осередками фре-т!нг-короз!1. Результати використано для моделювання умов ро-боти вузла кр!плення дискового автомоб!льного колеса до мато-чини i обгрунтування вибору "матер1апу- диска для п1двищення йо-го довгов1чност! в умовах фрет!нгу.

Розроблен1 методики досл!джень матер1алiв при фре-т!нг-втом1 використан! для вибору оптимальних зм!цнюючих обро-бок i захисного покриття замкових з'еднань лопаток компресор!в ,газо-турб!нних двигун!в, як1 в!др1зняються в!д сер1йних б!льш високою технолог1чн1стю i б1льш високою границею втоми.

На основ! досл1дження енергетичних i деформац1йних крите-pi'iB втоми конструкц!йних матер!ал1в запропоновано прискорений метод визначення ix границ! втоми,. який може бути використаний для контролю втомних властивостей матер1ал!в при ix одержанн! ! використанн!. Розроблено нормативно-техн1чн! документи.

Методики досл!джень втоми метал!в при накладенн! однонап-равленого ковзання.з! зношуванням дають можлив!сть виконувати експериментальну апробац1ю р!зних технолог!чних та матер!алоз-навчих р!шень з точки зору оптим!зацП властивостей матер!а-л1в в умовах цикл!чно навантаженох трибосистеми.

Реалгзацгя робош. Методики i результата-доел!джень вико-ристан! в IE3 !м. 6.0.Патона HAH Укра1ни при доведенн1 1 оц!н-ц1 ресурсу ферми, що мае .змогу трансформуватися, для енерге-тичнюго комплексу косм!чно! станц!! "Мир", а також при оц1нц1 цикл!чно! довгов!чност! елемент!в оболонковоХ конструкцП в КБ "Швденне". , '

Установлений в робот! механ1зм руйнування дискових авто-моб!льних кол1с в результат! фрет1нг-втоми ! запропонований метод розрахунку використан! в систем! автоматичного проекту-иання та для в!дпрацювання метод!в п!двищення довгов!чност! ! ймиження метапоемност! кол1с вантажних автомоб!л!в в ЦКТБ ко-лЮиого виробництва.

ПропозицП гю п!двищенню довгов!чност! замкових з'еднань

лопаток компресор!в ГТД використан1 в моторобуд1вному об'ед-нанн! КМВО (м.Казань) 1 передан! для використання виробничому об'еднанню "Мотор-С!ч" (м.Запор!жжя).

Обгрунтована оптимальна технология обробки заготовок для гнучких зубчатих кол!с хвильових редуктор!в, що забезпечуе максимальну довгов1чн!сть готових вироб1в при експлуатац!йному двов!сному цикл!чному навантаженн!. Результати передан! в НД1-Редуктор (м.Ки1в) для використання у виробництв1.

Осноенг положения, що виносяться на захист:

- граничний стан матер!ал!в в цикл!чно навантажених еле-ментах, як! м!стять в соб! локальн! осередки багатов1сного на-вантаження (геометричний концентратор напружень, зони передач1 цикл!чних навантажень через контакт ! тертя, накладення концентрацП напружень ! залишкових напружень) сл!д визначати в загальному випадку на основ! критерПв граничного стану мате-р!ал!в при неоднов!сному навантаженн!;

- у випадку локального неоднов!сного навантаження матер!-алу в концентратор! напружень за критер!й його граничного стану може бути прийняте л!н!йне сп!вв1дношення м!ж октаедричними дотичними ! нормальними напруженнями; при цьому в!дпов!дальною за зародження втомно! тр!щини е певна частика поверхневого шару матер1алу, в як!й критер!альний параметр перевищуе свое значения, встановлене для задано! довгов!чност! в гладк!й поверхн!; глибина шару визначаеться розрахунком на основ! гео-метричних характеристик концентратора ! пружнопластичних влас-тивостей матер!алу при статичному ! цикл1чному навантаженнях;

- при локальному неоднов!сному навантаженн! матер1апу, обумовленому д!ею сил тертя ковзання 1 контакту разом з цик-л!чними напруженнями, ст!снен1сть деформування поверхневого шару 1 його безпосередне навантаження в контакт! приводять до формування зародження тр1щини у напрямку максимальних дотичних напружень; граничний стан матер1алу в цьому випадку визначаеться максимальним дотичним напруженням ! напруженням, нормаль-ним до площини його дП; р!ст коротко! тр!щини визначаеться коеф!ц!ентом !нтенсивност! напружень зеуву;

- розрахунков! модел1 для визначення .цикл!чно! довгов1ч-ност! матер¡ал!в ! елемент1в конструкц!й при наявност! концентрацП напружень 1 осередк1в фрет!нг-корозП можуть буть побудован1 на основ1 установлених критерПв граничного стану матер!ал!в в локальних зонах руйнування: в першому випадку

довгов!чн1сть до зародження тр!щини визначаеться за перевищен-ням екв!валентним напруженням на розрахунков!й глибин! ь1д по-верхн! концентратора в1домого для даних умов значения, в другому - застосовуються методи механ!ки руйнування з урахуванням двостад!йност! росту тр1щини в пол1 неоднсшсних напружень;

- багатоциклова довгов!чн1сть гладких поверхонь може бути оц!нена б1льш точно на ochobI застосування деформац!йних та енергетичних критерПв втоми;

- чутлив!сть непружно! деформацП до цикл!чно! довгов!ч-ност1, яка реал!зуеться !ндив!дуально окремим зразком, обумов-лена П взаемозв'язком з субструктурними зм1нами матер1алу; це дозволяв використовувати енергетичн! та деформац!йн1 критерП втоми матер!ал!в для оц1нки р!вня розс!яння 1х втомних характеристик за рахунок дефектност! та неоднор!дност! структури;

- для матер!ал!в, як! в облает! багатоциклово! втоми де-формуються непружно, може бути використаний прискорений метод визначення границ! втоми, який грунтуеться на застосуванн1 де-формац!йного п!дходу 1 запропоновано! класиф1кац1! матер!ал1в за р!внем ix непружност! на границ1 втоми;

- модель втоми матер!апу .в гладких поверхнях може бути представлена як зм!на деякого параметра матер!алу в!д його ви-х1Дного значения в ненавантаженому стан! до к1нцевого - при руйнуванн!; таку модель можна описати з допомогою енергетичних представлень процесу втоми MaTepiany, що дозволяй оц1нювати розс!ювання його властиростей, визначати тривал!сть стад!й втоми ! виконувати нел1н!йне сумування пошкоджень при нерегулярному навантаженн!;

- при комб!нованому навантаженн! матер!апу цикл!чними зу-силлями разом з однонаправленим тертям ковзання спостер1гаеть-ся взаемовплив цикл!чного навантаження на характеристики зно-шув'ання 1 параметр!в контактування 1 тертя на характеристики опору втом! сталей: цикл!чне навантаження п!двищуе характеристики зношування матер!алу у вс!х випадках, а наявн!сть контакту 1 тертя в певних умовах може значно п!двищити довгов!чн1сть матер1алу.

/пробацгя роботпи. Основн! науков! ! прикладн! результати допов1дались 1 обговорювалчеь б!льш н1ж на 40 наукових форумах р1зного р1вня: III, XV Науково-техн1чних конференц!ях (НТК) по конструкц1йн!й м!цност1 двигун1в (м.Куйбишев, 1974р., 1985р.); IV, V, VI,XI М1жнародних колокв1умах "Механ!чна втома метал1в"

(Брно. ЧРСР, 1977;- Дрезден, НДР, 1979; Ки!в, УРСР, 1981; 1991); МИкнародних конференц1ях спец!ал1ст1в по автобусам та пересувним ек1пажам (Будапешт. ВНР, 1984, 1987); Сем1нар1 "Розрахунки 1 випробування на контактну втому матер1ал1в i деталей машин" (Москва, 1984); Симпоз1умах "Механ1ка руйнування" (Khíb, 1985; Житомир, 1990); Симпоз1ум1 кра!н РЕВ (Суздаль, 1986); НТК "Шдвищення техн1чного р1вня, над!йност1 та довго-в1чност1 машин" (Шнськ, 1986, 1990, 1.993) ; I КонференцП "Ме-хан!ка руйнування матер!ал1в" (Льв1в, 1987); Нарадах по проблемам м1цност1 двигун1в (Москва, 1988, 1990. 1992, 1994); НТК "Динам1ка i м!цн1сть моб1льних машин" (KyTaíci, 1989, 1990); НТК по теплов!й м!кроскопП (Каунас. 1989); НТК "Сучасн1 проб-леми буд1вельно1 мехашки 1 м1цност1 л1тальних апарат1в" (Хар-к1в, 1991); НТК по в!брац1йн1й техн!ц1 (Тб1л1с1, 1991); Сем1-нар! "Термов'язкопружнопластичн i процеси деформування в еле-ментах конструкц1й" (Кан1в, 1992); Симпоз1ум1 "Залишков! нап-руження: моделивання 1 керування" (Перм, 1992); Симпоз1ум1 "М1цн1сть матер!ал1в та елемент1в конструкц1й при складному напруженому стан1" (Севастополь, 1992); VIII М1жнародн1й кон-ференцП по руйнуванню матер1ап1в (Ки1в, 1993); М1жнародному симпоз!ум! по тр1бофатиц! (Гомель, 1993); М1жнародн1й НТК "М1цн1сть Í над!йн!сть конструкц!й нафтогазового обладнання" (1вано-Франк1вськ, 1994), М1жнародн1й НТК "Над1йн1сть машин та технологичного обладнання" (Ростов на Дону, 1994).

ПублЫацИ. За темою дисертацП опубл1ковано 95 наукових праць, включаючи одну монографiю, 5 авторСьких св!доцтв на ви-находи, два нормативно-техн!чн1 документи, два препринти, ст..тт1, допов1д1 та тези допов1дей.

Структура i обеяг роботи. Дисертац1я складаеться 1з всту-пу, семи розд1л1в, загальних висновк1в, списку використаних джерел з 540 найменувань. Дисертац1я мае повний обсяг 565 сто-р1нок, включаючи 181 рисунок 1 41 таблицю.

Особистий внесок автора. Автором виконан1 методичн! роз-робки, одержана б1льш1сть експериментальних результат1в, проа-нал1зован! ц! дан1, сформован! 1де! основних наукових результат та розрахунков1 модел1, в яких вони застосован1.

3MICT РОБОТИ

У BCTyni обгрунтовуеться актуальн1сть розроблювано! в дисертацИ науково-техн1чно1 проблеми, основн! методм П вир!ше-

ння за л1тературними джерелами та недол!ки цих метод1в, на основ! яких формулюеться мета роботи. Коротко викладений зм!ст дисертацП по розд!лах ! визначен! наукова новизна та практична, значим! сть результате, одержаних в робот!.

У першому розЭглг проанал!зовано методи урахування напру-жено-деформованого стану матёр!алу при розрахунках цикл!чко1 довгов!чност! елемент1в конструкц!й, як! м1стять концентратори напружень, осередки комб!новано! взаемод!! цикл!чних наванта-жень з силами тертя ! контакту, технолог!чн1 залишков! напру-ження. З'ясована проблема, яка потребуе р!шення.

Лругий розЭ1л м!стить в соб! методичн! розробки, виконан! для реал1зацП поставлено! проблеми. Вони стосуються методик експериментального досл!дження зразк!в, елемент!в конструкц1й р!зного призначення, деяких конструкц!й.

Деформац!йн! та енергетичн! критерП втомного руйнування досл!джували в умовах однор1дного навантаження з застосуванням одн!е! з р!зновидностей методу динам1чно! петл! г!стерезису (рис. 1а): в момент переходу синусо!дального сигналу б через нульовий р!вень нуль-орган подае команду ПЕОМ на зчитування показания сигналу деформац11, яка ! являе собою половину неп-ружно! деформац!! за цикл (ек^:

Дсн = к6ба (1 + к3) Е"1 (ха/Дх - 0,5)"1; ( 1 )

О - кфбаен '; ( 2 )

к3=63/50; кф » 3,14; (3)

£а= кбуаЕ_1 + ен , ( 4 )

де ба,£а - ампл!туди напруження ! деформац!й в1дпов1дно; кб,кэ,кф - коеф!ц!енти; ха,уа - ампл1туди сигнал!в деформац!й ! напружень у мВ; 53, 60- ампл1туди абсолютних значень дефор-мац1й потовщено! та робочо! частин зразка в!дпов!дно; Дх - по-двоене значения сигналу деформац!I в момент б - 0; 0 - розс1я-на за цикл енерг!я деформування в одиниц! об'ему матер!алу.

Вмирювально-обчислювальний комплекс по досл!дженню втоми та непружност! метал!в мае нижню границю вим1рювання непружнг7 деформац!! 1'10"5 в!дносних одиниць при точност! вим!ру не г!рше 3... 5%.

Субструктурн1 зм1ни в будов! метал!чних кристал!в при !х непружному деформуванн! спостер!гали з застосуванням методу рентгетвського двохкристалевого спектрометра в дифрактомет-ричному та топограф1чному вар1антах та методу магн!тних шум!в Баркхаузена.

АИ

> > 4096/1

• -до

Принтер

ПЕОН

Рис. 1 Схеми досл1джень матер1ал!в а - метод досл!дження непружних деформац!й; б - схеми випро-боЕувань на фрет1нг-втому при цикл!чному згин1 1 розтягу-стиску; в - схема методики експерименту при втом! з тертям; 1 - зразок; 2 - контрт1ло; 3 - вузол створення 1 контролю контактного тиску; 4 - п'езодатчик; 5 - вузол створення 1 контролю цшШчного навантаження

- 10 -

Для експериментальних досл!дкень фрет1нг-втоми метал!в розроблено к!лька схем реал1зац!! фрет1нгу (рис.1б). Пвень прот1кання немехан!чних явищ в зон! фрет!нг-контакту визначали за величиною елекричних трибострум!в. як! прот1кають м!ж зраз-ком 1 контрт!лом, з використанням приладу В7-21/А1 з нижньою границею вим1рювання 10"11 А.

Досл1дження втоми метал1в в концентраторах напружень проводили на зразках з центральним отвором при розтягу-стиску. Залишков! напруження в концентратор! !н!ц!ювали р!зними методами: попередн!м стйскуванням або розтягом зразк1в до задано! деформацП в концентратор!, протягуванням штифта через отв!р в зразку. Кр!м того виконували однов!сне цикЛчне навантаження зразк!в з центральним отвором при наявност! двов1сного статичного навантаження. Виникаючий в концентратор! напружено-дефор-мований стан для вс!х випадк!в визначали р!иенням пружноплас-тично! задач! на ПЕОМ на баз! використання метода ск!нченних елемент!в (MCE) ! деформац!йно! теор!! плинност!.

Взаемовплив процес1в зношування та втоми досл!джували при консольному згин! з обертанням по схем!, приведена на рис.1в: В процес! експерименту вим!рюються сила тертя, величина л!н1й-ного зносу, прогин консольного к!нця зразка та сигнали акус-тично! ем!с!1, як! генеруються в зон1 тертя.

Розроблен! розрахунков! методи перев!рялись на результатах експериментальних досл!джень елемент!в конструкц!й. Для цього виконан! методичн! розробки та пристосування для випро-бовування вузл!в кр!плення дискових автомоб!льних колес до ма-точини при цикл!чному згин1. тяг та стик!в оболонково! конс-трукц!! при цикл!чному розтяз!, елемент!в гнучкого колеса зубчато! хвильово! передач! при двовЮному згин!.

Виконували також досл!дження втоми дискових автомоб!льних кол!с на !нерц!йних та карусельних стендах з ф!ксац!ею зарод-ження та росту втомних тр1щин.

Для визначення оптимальних умов роботи лопаток компресо-р!в газотурб1нних двигун!в (ГТД) в вузлах кр!плення до диску при фрет!нг-втом! розроблена методика випробовування натурних вузл!в кр!плення з зосередженням пошкоджень в зон! контакту лопатки з диском.

Роботу елемент!в з концентраторами напружень в склад1 легко! розкладно! ферми перев!ряли на !! фрагмент!. який на-вантажувався цикл!чним згином з обертанням з накладанням цик-

л!чного скручування по ориг!нальн!й схем!.

У третьому розбглг приведен! та проанал!зован! результа-ти, як! св1дчать про зв'язок к1нетики непружного деформування метал1в при цикл!чному навантаженн! з1 зм!нами структурних параметра пошкодження, а також результати експериментального досл!дження к!нетики цикл!чного непружного деформування широкого кола конструкц!йних сплав!в.

-Одержан! залежност! параметра к,- запального кутового !н-тервалу дифракцп кристалом монохроматичного випром!нювання в певному рефлекс! - показують його т!сний взаемозв'язок з! зм!-ною в процес! цикл!чно! наробки ширини петл! г!стерезиса. Цей результат дозволяе сказати, що величина ж в!дображуе характер зм!н субструктури металу, як! в!дбуваються в ньому при цикл!ч-ному навантаженн1, в !нтегральному вид!. У в!дпов!дност! з одержанный даними по характеру субструктурних зм!н, з п!двище-ням ампл!туди напруження в облает! багатоциклово! втоми не ви-являеться як!сно1 зм!ни типа субструктури, яка формуеться в процес! втоми, а спостер!гаеться лише наростання швидкост! субструктурних зм!н.

Под!бний результат одержаний як на монокристалах мол!бде-на, так ! на пол1кристал!чн!й стал! 45 при досл!дженнях зм!н структури методом магн1тних шум!в Баркхаузена, як! ф!ксують зм!ни матер!алу на р1вн! доменно! будови пол!кристалу.

Експериментальн! досл!дження цикл1чного деформування 1 руйнування монокристал!в мол!бдена шести р1зних ор!ентувань з застосуванням фрактограф1чних метод 1 в св1дчать про те, ¡цо дов-гов!чн!сть та границя втоми кристал!в пов'язана з ор!ентац!ею пзрвинно! системи ковзання, можлив!стю ковзання по 1ншим системам та ор!ентац!ею кристалограф!чно! ос! навантаження по в!дношенню до в!рог!дних площин кваз!крихкого сколу. Сукуп-н!сть- цих параметр!в дозволяв оц!нити як непружну повед!нку матер!алу в умовах цикл!чного навантаження, так ! в!дносну довгов!чн!сть кристал!в.

Досл!дження пол!кристал!чних конструкц!йних сплав!в р!з-ного х!м!чного складу й обробки з ф!ксац!ею к!нетики накопи-чення втомних зм!н структури через параметри непружного деформування дозволили вид!лити п'ять тип1в залежностей, як! пов'-язан1 з особливостями кристал1чно1 будови, фазового складу та перетворэнь, легк!стю створення ефективних бар'ер!в для ковзання та руху дислокац!й.

- 12 -

У четвертому роз0г.лг виконано розвиток деформац!йний та енергетичних критерПв втоми матер1 алIв стосовно до напружень та довгов!чностей багатоциклово! облает! руйнувань. Для б1льш н!ж тридцяти найменувань конструкцшних сплав1в показана прий-нятн!сть для описания багатоциклово! втоми взаемозв'язку типа р!вняння Коф!на-Ненсона. При цьому показано широкий д1апазон зм1нення як показника степ!ня (к - 0,084... 1,02), так 1 пос-т1йно! цього р1вняння (с - 0,0018.. .2,003).

Експериментальн1 досл!дження на матер1алах з р1зною неп-ружною реакц1ею на цикл!чне навантаження (цикл!чне зм!цнення, знем!цнення, стаб1льн1сть, складна зм!на непружност1), викона-нх при пост!йних р!внях ампл1туд напружень, показують, що для одного 1 того ж р!вня ампл!туди напруження можна побудувати деформац!йт крив! втоми. Так! результати приведен! на рис.2 1 св1дчать про те, що з допомогою характеристик непружност! може бути урахована особлив1сть накопичення втомного пошкодження в окремо взятому зразку метала.

В досл!дах з1 зразками, як1 в!др!зняються площею перер!зу в ~20 раз1в, пом1чено значний вплив масштабного фактору на к1-нетику непр"жного деформування ! критер!альн! залежност1 м1ж непружн1стю та довгов!чн1стю. Б!льш п!зня поява петель г!сте-резису у б!льш габаритних зразк1в та значно менший р1вень непружност! в них (рис.3) пояснюеться !х зв'язком з деформуванням поверхневого шару матер1алу. Представления деформацшних кри-вих втоми для такого випадку також мае в1дхилення в!д прийня-тих залежностей в б1к зниження непружно! деформацП при великих довгов!чностях та б!льш раннього переходу до деформування без прояву непружност1.

На основ1 анал!зу прояву непружност1 матер1ал1в р1зних клас1в при напруженнях близьких та р!вних границ! втоми вста-новлено р1вн1 непружно! деформацП, як1 певний клас матер1алу виявляе на границ! втоми. Використовуючи обгрунтован! методи побудови основних д!аграм цикл!чного деформування при ступ!н частому навантаженн! та встановлен! р!вн1 непружно! деформацП на границ! втоми. запропоновано метод прискорено! оц!нки ц1е! характеристики матер!ал!в.

Розвинуто енергетичне трактування результат1в втомни^, вип-робувань. Розглянута схема деформування метал1в, при як1й на його втомне пошкодження йде частина енергП деформування, пов'язана з перевищенням р!вня пошкоджуючого напруження бп,

ч

3,4

да

&

(эа=255ИПа

3,0

2,6 2? 2.8 3,9 3,0

4- Ю

6 о

6,5 7,0 5,0 5,5 6,0 ' >{,0 ^

Д55

3,7

о \ о

\

<5, =33 \ э ч к

а

3$

3,9

»

о\ о

ООО

3,3

3.4

\ О

е„=з5о\

о о N

4.5

5,0 55 6,0 5,5 5,9 6(3 5,0 5,2 # ^

I

45

46

\

л о Ч

о 5г уО ?

\о оч о о

'о*

4,0 4,5 Д5 4,5 5,0 5,5 7,0

Ь.

Рис.2. Вваемовв'явок непружно1 деформац11 1 довгов1чнос-1 при досл!дженнях на пост!йних р!внях ампл1туди напружень: -сталь 15Г2АФДпс; б - сплав БрАЖ9; в - чавун СЧ21-40

¥

ба.МПа

¿и

Рис.3. Крив1 втоми (а,б) та к!нетика неупружного деформування (в) стал1 15кп: 1 - зразок 5мм; 2 - зразок 11x40мм .з необроСленного листового прокату; 3 - зразок 11x40 з! знятим прокат-ним шаром

Рис.4 Схеми тдсумовування втомних пошкоджень при трьох-стутнчатому навантаженн1 в прямому (а) 1 зворотному (б) порядку: 1,2,3 - крив1 зм1ни бгт при р1зних ба1; 4 - крива втоми; 5 - лШя Френча; 6 - схема ступхнчатого навантаження; +Дп! - число цикл1в, на яке зб1льшуеться (+) або зменшуеть-ся (-) довгов1чн!сть

- 15 -

взаемозв'язаного з границею втоми бг.

Сумарн1 енергетичн! витрати на втомне руйнування при амп-л!туд1 напружень ба можуть бути записан! у вигляд!:

0С - 1/Е (ба - бп)2-^^"1. (5)

де N - к1льк!сть цикл1в до руйнування, к - пост1йна величина.

Енергетичне представления (5) м1 стать коригуючу функцИо Г(N5 "1, яка вид!ляе з сумарно! енерг!! пружного деформуван-ня металу ту П частину. яка приводить до руйнування 1 при вс!х N залишаеться пост!йною I р!вною Ц, .

Як 1 у випадку досл1дження 1ндив1дуальних довгов1чностей зразк!в, пов'язаних з величиною непружних деформац!й, при енергетичному представленн1 результат^ у вигляд! (5), потенции! можливост! окремих зразк1в визначаються р1внем !х пошко-джуючого напруження. Це дозволяб перейти до параметр!в розс1ю-вання ц1б1 величини ! границ! втсми матер1алу виходячи з обме-жених даних, необх!дних для побудови стандартизовано! криво! втоми цього матер1алу.

Анал1зуючи к!нетику непружного деформування р1зних мате-р1ал!в, стад!йн1сть процесу втоми та неперервн1сть д11 меха-н1зму пошкодження, запропонована сл!дуюча модель втоми мета-л!в. Цикл!чне навантаження матер1алу при пост!йн!й ампл1туд1 напруження приводить до неперервно! зм!ни величини границ! втоми, починаючи в1д II деякого значения бго при п-0 1 зак1н-чуючи значениям бгк при руйнуванн!, тобто при п - N. Поточне значения границ1 втоми може бути описано функц1ею

5ГТ- бг0 ( 1 - апь), ' (6)

де а ! Ь - параметри р1вняння, як! залежать в!д ампл1туди навантаження ]. властивостей матер1алу 1 можуть бути визначен1 з р!внянь

бг - бго ( 1 - аМ ,.ь);

бгк- бго < 1 - аГ ) ; (7)

Кге "«а*! ДГ;

бгк" (К1И/КГс)ба, (8)

' К1Ь -бгкУ2 |/Гк; де КГо - прийняте критичне значения коеф1ц1ента 1нтенсивност1 напружень (К1Н), - порогове значения К1Н; 1к-довжина тр!-щини в зразку, при як!й досягаеться КГс; У^Уг - коеф!ц!енти; Изт- к1льк1сть цикл1в до зародження тр1щини (л1н11 Френча).

Виходячи з запропоновано! модел! втоми, можна записати залежност! для п!дсумовування втомних пошкоджень, як! будуть

враховувати можливу нел1н1йн1сть пошкоджень, пов'язаних з про-ходженням р1зних стад1й втоми. В загальному вигляд! накопичена енерг!я до руйнування запишеться сумою:

л ■

Е{ба|- бго[2<п, ,1.1-п1]"1Н1 - а1пЬ1)с1п}(ба1- бп11 )п^1к"1-С. 1-1 ' ' П(, П(.) (9)

де ! - !ндекс р!вн!в навантаження ! в!дпов!дних !м величин; т - к!льк1сть р!вн!в навантаження; »л -1 ~ к1льк!сть цишЦв навантаження на р!вн! ба1, при якому величина бгт дор!внюе дося-гнут!й на р!вн! ба(,_!); бпт1, С - параметри криво! втоми з урахуванням зм!нност! границ! втоми в процес! навантаження.

На рис.4 наведена схема п!дсумовування втомних пошкоджень у в!дпов!дност! з (9) з яко! видно, що при цьому врахову-еться порядок прикладання навантажень. Схема може бути розши-рена ймов!рносним аспектом з урахуванням параметр!в розс!юван-ня границ! втоми.

Одержан! результати по непружному деформуванню конструк-ц!йних сплав!в та енергетичне представления !х кривих втоми надал! використан! для одержання пружнопластичних р!шень в зонах тдвищг'них напружень, а також як обгрунтован! критер!альн1 сп!вв!дношення для оц!нки довгов!чност! у випадку нел!н!йного напруженого стану.

У п'ятому роз81лт. виконано обгрунтування критер!ю для описания складного напруженого стану в концентратор! напружень та розробка модел! розрахункового переходу в!д довгов1чност! гладких зразк1в до довгов!чност! зразк!в з концентратором напружень та технолог!чними залишковими напруженнями в ньому.

Попередньо одержан! результати св!дчать про необх!дн!сть урахування напружено-деформованого стану матер!алу в найб!льш напруженому об'ем! поверхневого шару, включаючи д!ю статичних та цикл1чних компонент напруження, наявн!сть пошкоджень поверхневого шару матер!алу у вигляд! м1кронадрив!в. 3 анагйзу к!нетики залишкових напружень в процес! втоми випливае "х швидка релаксац!я та необх!дн!сть урахування стаб!л1зованого р1вня , який впливае на матер!ал на протяз1 б1льш як 90% дов-гов!чност!. Цей р1вень ( абсолютне значения ) в концентратор! напружень може бути знайдений по встановлен!й залежност;;

б0ст" б0 (бо.г-йсб,, )/(б0,2- бипц), (10)

де б0 - початковий р!вень залишкових напружень; а - теоретич-ний коеф1ц1ент концентрац!! напружень; бипц- границя пропорцЬ

- 17 -

йност1 матер!алу при цикл1чному навантаженн!.

Для врахування непружного деформування в концентратор1 використан1 правило Нейбера 1 р!вняння д1аграми цикл1чного деформування:

(«ббн)2 =6maxc Е; еа = ба/Е + (6a/E„)h; . (И) (<%бн)2 - б2тах + Еблах(бтах/Ен )h, (12)

де б„ - ном1нальне напруження; бтах, етах - максимальне напруження i деформац!я в концентраторi; Е, Ен, h - пост1йн1.

Зважаючи на асиметр!» циклу за рахунок залишкових напружень, з урахуванням залежностей*:

для б00Т> 0 баг- ба tcos(0,5it60CT/6B)]J = Фба; (13) для б0ст< 0 баг= ба{2 - [cos(0.5rt60CT/6B)]J ) - ч>ба. (14) де баг - ампл1туда асиметричного циклу, екв!валентна ба; J -пост1йна, одержано остаточну залежн!сть для залишкових напружень, яка враховуе статичну та цикл1чну пластичн!сть мате-р1алу та наявн1сть концентрацП напружень:

(б00Т > 0): ______

б0ст - бо(б0,2- 6unu)'1{60i2- /[cos(0,5jt60UI76B]¿J6¿ma¡( + .

+ E[cos(0.5iifioc,/6B)]Jtltn;61,ax(6liar/EB)n ) . (15)

Для обгрунтування критер1я граничного стану матер1алу в концентратор! та в1дпрацювання розрахунково! модел! проведено експериментальн1 досл!дження зразк!в з центральним отвором, в яких !н!ц!ювали запишков! напруження з р1зними епюрами 1х роз-под1лу по глибин! та сп1вв!дношенням по осям. Використовуючи пакет програм НСЕ, були одержан! пружнопластичн! р!шення задач розпод!лу залишкових напружень в концентратор!, а також напружинь в!д дП цикл1чного навантаження. На рис.5 приведен! епюри розпод!лу компонент напружень для к!лькох амгштуд ! позначено точками в!дстань в1д поверхн1 концентратора i значения тих напружень, як! в!дпов!дають амшйтуд! напруження гладкого зразку при однаков1й довгов1чност1. 3 цих результат1в видно, д)о градиент перш ого головного напруження неприйнятний для описания швидкост! пад!ння напружень, а п!дтримуючий вплив внут-р1шн!х mapiB матер1алу може бути т1льки починаючи з глибини матер!алу, де напруження нижч! Н1ж у гладкого зразка. Врахову-ючи це та наявн1сть статичних та цикл!чних навантажень в нап-рямках, як! в!др!зняються в!д напрямку першого головного напруження, було проаналхзовано екв1валентн1 напруження, порахо-*Косинусогдальна залелнгсть В. П. Голуба г В. 1.К£\шановського

матер1алу в концентратор! зразка з! стал! 10ГН2МФА:а -бау;

О - В - бах; 1 ~ бан-Ю6МПА; 2 - 114МПА; 3 - 121МПА;4 -

- 130МПА; 5 - 137МПА; 6 - 146МПА; 7 - 153МПА; 8 - 16БМПА;9 -

- 172МПА; 10 - 180МПА.

ван! для тонок на поверхн! концентратора (хп), на глибин! максимального значения епюри першого головного напруження (хпах ) та для точки, де !нтенсивн1сть напружень на епюр1 розпод!лу налружень сп1впадае з 1нтенсивн1стю напружень в ненадр1ланому зразку (хекв). Екв1валентн1 напруження визначали за критер1я-ми, в яких можно легко враховувати наявтсть статичних та цикл!чних компонент навантаження та як! в досл!дженнях ос-танн1х рок!в Широко застосовувалися для описания багатов!сно! втоми. Найб1льи т!сний взаемозв'язок вс!х досл!джених на втому вар 1 ант!в концентратора з залишковими напруженнями 1 зразк!в без концентратор!в спостер!гаеться для точки хекв при викорис-танн! критер!я октаедричних напружень у вигляд!:

*окт + АРта![ ■ В, (16)

де *о„-(1/3) /(бах- бау)й + (бау - б«)" + (ба2- бах)2 . (17) ' Ршах " 1/3 (бах + бау + баг+ бох + боу+ бог ), (18)

А ! В - константи; ба1 - ампл!туди компонент напружень по осям !» х,у,г\ б0| - компоненти стаб!л!зованих залишкових напружень (або статичних) по осям ! - х.у, г.

Анал!з результат1в показуе, що ! найб1льш прийнятний кри-тер!й дав в1дхилення експериментальних точок в!д прямо! за р!внянням (16).

Встановлена законом1рн1сть цих в!дхилень: як критерий (16), так ! проанал1зован! 1нш1 критер!! не враховують чутли-в!сть матер!ал!в до асиметрП циклу. Приймаючи до уваги мож-лив!сть описания едино! д!аграми граничних ампл1туд через за-лежност! (13), (14), для кбжно! компоненти амшптуди напружень можно записати II змжу за рахунок асиметр!! у вигляд!:

ба1г-ба,Ф,. (19)

а складов! частини р1вняння (16) хокт ! Рмах запишуться так:

Гокт(г) =(1/3)/(бахг-бауг)'+ (бауг-ба2Г)< + (ба2Г-бахг)г; (20) Рпах (г) -(1/3)(бахг+бауг+ ба2г+ бох+ боу+б02 ). 21) Було перев!рено три вар!анти залежност! (16):

*окт+ А1 Рпах(г) - В1; (22)

*оЙГ(г) + А2Риах = В2; (23)

Г0КТ(Г) + А Ртах(г) = В. (24)

У найкращ!й в1дпов!дност! з критер1альною запежшстю, по-будованою по результатам випробувань гладких зразк!в, знахо-дяться результати розрахунку по залежност! (24).

, - 20 -Проведений цикл досл!джень дозволяв сформулювати розра-лумкову модель для визначення довгов!чност! елемент!в : онс-■фукц1й, як1 м1стять концентратор напружень i зазнають дП 1|икл1чного асиметричного синхронного синфазного навантаження но р!зним осям. Визначаеться хекв шляхом пошуку з с!мейства епюр розпод1лу напружень по глибин1 матер1апу в концентратор! методом посл1довних наближень криво!, яка в!дпов1дае наперед задании значениям ба 1 N гладкого зразка, i за нею визначаеться зовн!шне навантаження на елемент з концентратором, яке в1дпов1дас довгов1чнйст1 N. Повторения процедури для 1нших значень довгов1чностей i напружень дозволяв побудувати криву втоми елемента з концентратором.

При побудов! вих!дних кривих втоми може бути використане енергетичне представления даних у вигляд! (5). Похибка розра-хунку при цьому для област1 багатоциклово! втоми складае в се-редньому 6...8% по ном1нальним напруженням.

В шостоау розЭглг приведено обгрунтування критерПв i розрахункових моделей для урахування сил тертя при цикл1чному навантаженн! поверхонь, як! знаходяться в контакт1 з ковзан-ням. Розробки виконан! для випадк!в, коли реал!зуеться меха-н1зм фрет1нг-втоми i коли умови контакту i ковзання виходять за меж1 д!1 цього механ!зму 1 граничний стан матер1алу визначаеться взаемод1ею процес1в втоми та зношування.

Спостер1гаючи зародження тр1щин при фрет!нг-втом! в1дм1-чено, що коротк! тр1щини зароджуються на дуже ранн!й стадП, яка становить 5... 1056 в1д загально! довгов1чност1, i ростуть по законом1рностям, в1дображеним на рис.6. Ранн1й р!ст тр1щини проходить в умовах складного напруженого стану, обумовленого д1ями сил тертя, контакту i цикл1чного навантаження. Сп1вв1д-ношення силових фактор1в зм!нюеться з ростом тр1щини, що приводить до зм!ни П нахилу до поверхн! в эон1 д11 сил контакту 1 тертя. При реап1зацП умов плоского напруженого стану (зг1д-но з Оцукою) в вершин1 трЦини реал1зуються сл1дуюч! напруження:

6г-(2яг)"0,5соб(8/2)' [К] (1+ sin2(8/2)+1.5KMsin8- 2Kntg6/2];

(25)

6g- (2пг) 0'5 cos(8/2) [К, cos2 (8/2) - 1.5К, ,sin8; (26) -Сгг» (2rtr)"0'5 cos(8/2)' [К] sin8 + Kn (3cosB - 1)], (27) де r 1 8 - полярн! координати з початком у вершин! тр1щини; Kj, К[[ - коеф!ц1енти 1нтенсивност1 напружень в!дриву i зсуоу. На-

0° 60

40 20 О

О-ДМгб о ~ 15т г-5иР Д-ВТ9 й-ЗА^ / Л 2

? 7д\д

Г л V

0,01 ОА Кн/К,

Н,

икм 45

50 15

а.

г/ N-2

0

довшп ТрЩини

'А

0,5Яа

Рис.6 Розрахунков1 (1,2) та експерименталыи залежност! напрямку росту тр!вдни фрет1нг - втоми для р!зних матер!ал1в (а) 1 схематизац!я розпод1лу поверхневих та об'вмних зусиль в зон! фрет1нгу Рис.7. Схема двопараметрично-го росту тр!щини при фрет!нг-втом!:1 - по механ1зму зсуву; 2 - по механ!зму в!дриву; 3 -по механ!зму зсуву з формуван-ням тр!щини, що не розповсюд-жуеться

Н м, икм

50 АО

30

А У* Ъу

г~3

1

г, с А,? 5,0 5,3 ^М

Рис.8. К!нетика прогину зразка (а) 1 крив1 втоми, вира-жен! через прогин (б), в доовдженнях при пост1йному зна-ченн! цюШчних напружень ! варгюванн! контактного тиску: 1 - Рк- 0; 2 - Рк < Ропт ; 3 - Рк- Ропт ; 4 - Рк > Ропт

прямой росту тр!щини визначаеться з умов максимума в1дпов1дних напружень. Положения площини максимальних нормапьних напружень 1 дотичних визначаться в!дпов1дно сп!ввIдношеннями:

Ъв(в/2) - [(1 - /1 + 8(К[ ] /К[ )г /4(К] I /К|)] ; (28)

tg(Q/2) - [1 + 6/(1 -- 2tg2(Q/2) - К1/КП, (29)

як! п!дтверджуються експериментально одержаними вим1рами (рис. 6а). При цьому значения КГ, К] I в зон! фрет!нгу розраховува-ли у в1дпов1дност1 з моделлю Руке 1 Джонса.

Виконан! розрахунки, спостереження та фрактограф1чний анал1з поверхн! руйнування св1дчать про наявн!сть ознак зм!ни мехатзму руйнування при проростанн! тр1щини з зони д!! складного напруженого стану в зону переважно! дП цикл1чного наван-таження: фрактограф!чн1 ознаки в сталях 1 сплав! АМгбН рельефно демонструють початковий р!ст тр1щини по механ1зму зс,,гу 1 подальший II перех!д в трщину в1дриву. Ц1 ознаки м^;^ виразн! у титанового сплава ВТ9. Розрахунков1 значен^;, кут!в нахилу початково! тр!щини також в б1льшост! иг,адк1в в!дпов!дають за-лежност! (29). Грунтуючись на ексиериментальних даних, пропо-нуеться розрахункова модель для визначення довгов!чност1 при Фрет1нг-втом1, яка базуеться на використанн1 двох параметр!в механ!ки руйнування, в1дпов1дальних за р1зн1 стадП росту тр1-щини (р;;с. 7). Перша стад1я в1дпов1дае росту тр1щини за механ!-змом зсуву 1, враховуючи р1шення (27), описуеться залежн1стю: * 0,5 [К|Б1п8 + К1 ] (ЗсоэВ - 1)] соб(8/2). (30) На друг1й стадП значения дотичних напружень значно змен-шуеться 1 руйнування проходить за механ1змом в1дриву:

К<5= бг у^Ог - [^соэ^б/г) - 1,5Кпз!п0 )]соз(0/2). (31) . Схема на рис.7 демонструе законом!рност1 зм1ни параметр1в Ко у в1дпов!дност! з (30), (31). На перш!й стад!! руйнування суттево впливають сили Р 1 0, як! д!ють безпосередньо на поверхню матер!алу в зон! тр!щини, ! величина Кь може бути на порядок вище, н!и Ко, в зв'язку з чим тр!щина росте в площин! максимальних дотичних напружень. 3 ростом тр!щини д1я сил Р 1 0 зменшуеться 1 Кь знижуеться до свого порогового значения. Якщо до цього моменту Ко не перевищуе свого порогового значения - виникають умови границ! втоми за нерозповсюдженням тр!щи-ни; при перевищенн! значениям Ко свое! пороговое величини Киь - в!дбуваеться зм!на механ1зму руйнування ! подальший р!ст

тр!щини проходить за механ!змом в!дриву, який контролюеться параметром К^ .

У в1дпов!дност1 з залропонованою моделлю п!драхунок дов-гов!чност! зд1йснюеться сумуванням цикл!чних наробок на просу вання тр1щини по Кь 1 Кб .

Для випадку, коли стад1я зародження тр!щини займае значну частину довгов!чност1, розглянута модель, яка враховуе р1вень електричних трибострум!в в зон! контакту 1 концентрац1ю напру-жень за рахунок дП сил Р 1 0 (рис.66). На в!дм1ну в!д кон-центрацП напружень в надр!зах в зон! фрет!нга визначальними для зародження тр!щин виявляються дотичн! напруження.

При досл1дженн1 втоми стал! з накладенням сил тертя з такими зм1щеннями контактуючих поверхонь, коли механ!зм фрет!нгу не реал!зуеться, спостер!гаеться взасмод!я процес!в втоми та зношування, як! впливають один на одного: наявн!сть цикл!чних напружень в одн!й з контактуючих поверхонь приводить до зни-ження характеристик зносост!йкост!, а наявн1сть контакту 1 тертя неоднозначно впливае на цикл!чну довгов!чн!сть. Останне пов'язане з наявн!стю оптимальних умов тертя при контактному тиску Рк = Ропт, коли довгов1чн!сть максимальна ! обумовлена створенням ст!йко1 окисно! пл1вки ! др!бнодисперсних вторинних структур в цикл1чно навантаженому елемент! трибосистеми. В!д-хилення в!д умови Рк =Р0„т в б!к зменшення Рк <Р0ПТ ! в б!к зб!-льшення Рк >Р0ПТ приводять до зниження цикл!чно1 довгов!чност! матер1алу. Досл1дження цих умов тертя показують, що у випадку Рк <Р0ПТ зародження тр!цини пов'язано з процесом втоми металу 1 параметри тертя ! контактного тиску не можуть завадити роз-витку смуг втоми ! подальшого розвитку тр!щини. При Рк > Ропт причиною зародження тр!щини стае неоптимальне тертя, яке приводить до появи п1т!нг1в ! 1х подальшого розвитку як тр!щин.

У зв'язку з встановленими р!зними механ!змами зародження тр1щини при р!зних контактних напруженнях довгов!чн!сть мате-р1апу не моае бути описана единою залежн1стю в деформац!йних координатах, де за деформац1йний параметр прийнято прогин кон-сольно! частини зразка (рис.8). Тому прогноз довгов!чност1 1 настання граничного стану матер!апу в умовах втоми з!' зношу-ванням на тепер1шньому етап! можна вир!шити на основ1 матема-тичних моделей множинно! регресП з використанням багатофак-торного планування експерименту. Перетин поверхонь в1дгуку по критер!ю зношування та по критер1ю втоми дають оптимальн! умо-

- 24 -

ви роботи трибосистеми при задан!й довгов1-чност1.

В сьомому розЗШ приведен! й проанал1зоваш прлклади практичного застосування розроблених методик досуЦдження та розрахунку характеристик опору втом! елемент!в конструкц1й та конструкц1й в натурному вигляд1.

Зони концентрацП напруження 1 фрет1нгу досл1джували на вузлах кр!плення дискового автомоб!льного колеса до маточини в натурному вигляд! 1 на моделях, тягах з сферичними шарн1рами, вузлах стику оболонково! конструкцП.

На основ1 експериментальних випробувань натурних авто-моб1льних кол!с установлено, що зародження втомно! тр!щини обумовлене фрет1нг-короз!ею м!ж диском колеса 1 маточиною. Розкриття причин руйнування дозволило створити спрощену модель вузла кр1плення, на як1й в!дтворено механ!зм руйнування 1 в!дпрацьовано методику розрахунку довгов1чност! вузла, виходя-чи з запропоновано! модел1 двохстад!йного росту тр!щини при фрет!нг-втом1.

Розкриття механизму руйнування вузл!в кр!плення дискових кол1с грузових автомобШв дозволило також запропонувати мето-ди п1двищення довгов1чност1 1 шляхи зниження металоемност! ко-л!с на основ! експериментального вибору покритт!в диск!в, як! п!двищують його довгов!чн1сть в умовах фрет1нгу.

Експерименти на тягах з сферичними шарн!рами в обоймах показали, що причиною втомного руйнування цих елемент!в с кон-центрац!я напружень в геометричних переходах обойм. Застосова-на в сферичному шарн1р1 фрет1нг-пара дае значно вищ! розрахун-ков! ! експериментальн! довгов!чност1, не дивлячись на пом!?-ний фрет!нг-знос контактуючих поверхонь. В залежност! в1д р!в-ня напружень тр!щини зароджуються в р!зних геометричних переходах обойм, що може бути пораховано на основ1 запропонованих розрахункових моделей зародження тр!щин в концентраторах напружень.

Досл1дження вузла "стик оболонки" також св1дчать про б!льшу локал!зацш напружень 1 деформац!й в концентраторах напружень у вигляд! технолог!чних отвор!в. Пошкодження в!д фрет!нгу в зонах контакту елемент1в оболонки з кр1пильними деталями незначн!.

Розрахункове й експериментальне досл1дження цикл1чно'1 довгов!чност1 елемент!в фермово!- конструкцП виконували в умовах комб!нованого навантаження цишичним згином з обертанням 1

кручениям П натурного фрагмента довжиною 3,6м. Розрахунки показали наявн!сть достатн!х запасов м1цност1 за характеристиками втоми в концентраторах напружень по вс!м п!дконтрольним елементам.

На основ1 виконаних досл!д1в 1 розрахунк!в прийнят! р1-шення про необх!дн! доробки в штатному склад1 ферми 1 до те-пер!шнього часу вона експлуатуеться в склад1 косм1чно! станцП "Мир".

Експериментальна оптим!защя технологи виготовлення гнучких кол!с зубчато! хвильово! передач! виконана на основ! даних по двов!сному цикл!чному навантаженн! концентратора напружень у вигляд! впадини зуба. Показано, що !снуючий норматив-ний метод контролю елемент!в технолог1чного циклу виготовлення кол!с не в1дпов1дае реальним зм1нам характеристик опору втом! елемента з концентратором, як! е основною причиною руйнування кол!с в експлуатац!!.

Цикл експериментальних досл!джень виконано в пошуках ва-р!ант!в п!двищення цикл!чно! довгов!чност! замкового з'еднання лопаток з диском компресор1в газо-турб!нних двигун1в за крите-р1ем фрет!нг-втоми.

Проведен! роботи св!дчать про можлив!сть застосування запропоновано! розрахунково! модел! втоми в умовах фрет!нга замкового з'еднання з врахуванням залишкових напружень стиску.

При наявност! покриття на одн!й з поверхонь з'еднання розрахункова модель потребуе доробки. Тому оптим1зац1ю виконано експериментальним шляхом: перев1рка ш1стнадцяти вид!в пок-ритт!в замково! частини лопатки дозволили запропонувати б!льш тэхнолог!чний 1 дешевий вид покриття, який дае п!двищення границ! втоми замкового з'еднання при фрет1нг-втом1 на 65%.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Виконано комплексне досл!дження втоми широкого кола конструюЦйних сплав!в, починаючи з вивчення взаемозв'язк!в !х Ф1зичних та механ!чних характеристик опору втом1 в умовах од-нор1дного однов!сного навантаження ! зак!нчуючи параметрами граничного стану, як1 характеризують циюпчну довгов1Чн1сть матер!ал!в при наявност! складного напруженого стану з асимет-р!ею циклу по р!зним компонентам напружень, град1снта напружень, залишкових напружень, сил тертя ! контакту, тобто факторов, як! присутн! в б^ьшосп реальних елементхв конструкщй.

- 26 -

2. Показано, що при пружно-пластичному цикл!чному дефор-муванн! металу в концентраторах напружень град!ент первого головного напруження та 1нтенсивност1 напруження недостатньо в!дображують напружений стан в поверхневому шар! металу. Тому визначення об'ему матер!ала, в якому перевиден: критер!апьн! сп!вв!дношення напружень, сл!д проводити на основ! епюри роз-под!лу напружень по глибин! ! поверхн! найб!льш напружено! зо-ни концентратора з урахуванням характеристик плинност! матер!-алу при статичному та цикл1чному навантаженн!.

3. Встановлено, що критер!й локального руйнування матер1-ал!в в концентратор! напружень за умовою зародження втомно! тр!щини при задан!й довгов1чност! являе собою певне сп!вв!дно-шення м!ж дотичними та нормальними октаедричними напруженнями. При наявност! асиметр!! циклу по р!зним осям навантаження ком-поненти напружень, що входять в критер!альне сп!вв!дношення, визначаються з урахуванням зм!ни ампл!туди симетричного напруження, викликано! асиметр!ею. Граничний стан для матер!алу в концентратор! обумовлений досягненням граничного р!вня сп!вв!дношення октаедричних напружень в розрахунковому об'ем!, де це сп!вв!чношення перевищуе встановлене для матер!алу в од-нор !дному напруженому стан!.

4. Запропоновано сп!вв!дношення для визначення р!вня ре-лаксованих залишкових напружень в концентратор! напружень, в якому враховуються р!вень концентрац!! напружень, пружно-плас-тичн1 характеристики матер!алу при статичному та цикл!чному деформуванн!, зм!на параметр!в д!аграми цикл!чного деформуван-ня у зв'язку з наявн!стю початкових залишкових напружень.

5. Досл!джено механ!зми руйнування конструкц1йних сплав!в при втом! в умовах фрет!нг-короз11. Запропонована двохпарамет-рична модель руйнування, яка враховуе установлену к1нетику руйнування: зародження й раннШ р!ст тр!щини в зон! складного напруженого стану описуються критер!ем максимапьних дотичних напружень, а р!ст тр!щини при д!1 контактних напружень ! сил тертя проходить в площин1 критер!апьних напружень. Вих!д тр!-щини з зони д!! поверхневих зусиль зм!нюс механ1зм ! напрямок П росту, який надал1 визначаеться критер!ем росту тр!щини в!дриву. Цикл!чна довгов!чн!сть матер!алу може бути вирах^вана сумуванням наробок, необх!дних для проростання тр1щини по одному 1 другому мехатзмам, для чого використовуються в!дпов!д-н! д!аграми руйнування.

- 27 -

6. Вих1д параметр1в ковзання за меж! д!1 механ1зму фре-т!нг-втоми приводить до 1нших законом!рностей настання граничного стану матер!алу в зон! д11 контактних та цикл!чних напружень, сил тертя. Виявлено умови оптимального тертя в циклично навантажен!й трибосистем!, при яких П циюйчна довгов!чн!сть значно п!двищуеться. В1дхилзння в б!к менших контактних напру-жень приводить до зменшення довгов!чност! за рахунок б!льш раннього зародження втомно! тр!щини, э в б!к б!льших - до неоптимального тертя з появою п!т!нг!в.

7. Показана зм!на параметров деформац!иного критер!ю руй-нування при зм1н! параметр!в контактування цикл1чно навантаже-но1 трибосистеми. Тому критер!й граничного стану матер1алу при взаемодП механ!зм1в втоми та зношування може бути встановле-ний на основ! побудови математичних моделей множинно! регре-сП, грунтуючись на багатофакторному плануванн! експерименту.

8. 3 одержаних результат!в вит!кае, що при в!льному де-формуванн1 поверхн! матер1алу, яке може бути в концентраторах напружень або без них, його граничний стан по зародженню тр1-щини втоми визначаеться критер!ем октаедричних напружень, виз-начених у поверхневому шар! або на певн!й глибин1 в!д в!льно! поверхн!. При стисненому деформуванн! матер!алу, обумовленому . наявнЮтю контактних напружень ! сил тертя - тобто сил, безпо-середньо прикладених до цикл1чно деформовано! поверхн! - його граничний стан в зон1 дП' цих сил визначаеться максимальними дотичними напруженнями. В обох випадках критерП являють собою комб1нац!ю дотичних напружень 1 нормапьних в площин!, перпен-дикулярн1й до площини дП дотичних напружень.

9. Встановлено взаемозв'язок к!нетики втомних пошкоджень в металах у вигляд1 непружних цикл!чних деформац!й з субструк-турними зм!нами в поверхневому шар1, вим!ряними р1зними ф1зич-ними методами досл1джень. Чутлив!сть непружно! деформацП' до структурного стану матер1алу дозволяв визначати !ндив1дуальн! пошкодйення в матер!ал! при одному й тому ж р!вн! напруження.

■ 10. Показано, що у зв'язку з! значним внеском поверхневих шар!в мгтер1ал1в в непружне цикл!чне деформування в багатоцик-лов!й област1 втоми, традиц!йн! деформац1йн! критерП втоми по р!зному описують втому зразк!в з р1зним сп1вв!дношенням поверхневих шар!в 1 внутр!шн!х об'ем1в металу, що виражено в б!льш низьких значениях непружних деформац!й у габаритних зразк!в, а також у 1х нел!н!йному взаемозв'язку при представ-

ленн! результатов досл!джень в двохлогарифм!чних координатах.

11. Виконано класиф!кац!ю матер1ал1в по характеру им!ни непружно! деформац!! в процес! циклiмного навантаження та по И р1вню на границ! втоми. який досягаеться на стад!! стаб!л!-зацП процесу непружного деформування матер1алами р!зного структурного складу. На основ! класиф!кац!1 та обгрунтованих метод!в побудови д1аграм цикл1чного деформування запропоновано прискорений метод визначення границ! втоми. Для кожного класу матерiany встановлено допуск на непружну деформац!ю при визна-ченн! цикл1чно1 границ! пропорц!йност!, при якому остання сп!впадае з границею втоми.

12. Розроблена енергетична трактовка результат!в втомних випробувань i на И основ! запропонован! методи визначення тривалост! стад1й процесу втоми, постад!йного сумування втомних пошкоджень 1 визначення параметр!в розс1ювання границ! втоми матер!ал!в. Показано, що крив! втоми являють собою енер-гетичне описания процесу руйнування, що розширюе 1х застосу-вання на випадки локального складного напруженого стану.

13. Запропонован! критерП та модел! руйнування реал!зо-ван1 у виг ляд i апгоритм!в розрах.унку цикл!чно! довгов1чност! матер!ал1в при наявност! концентрацП напружень та осередк!в фрет!нг-короз!1. В останньому випадку запропонозано спос!б урахування немехан!чних фактор!в як! проявляються у вигляд! електричних трибострум1в.

14.. Запропоновано ориг!нальн! методичн! розробки, як1 дозволяють експериментально обгрунтовувати р!шення по впливу на втому епюри залишкових напружень, параметр!в контакту й тертя при цикл!чному навантаженн! трибосистем.- Розроблено спе-циф!чн! методики досл!джень фрет!нг-втоми натурних замкових з'еднань лопаток ГТД, зародження тр!щини в дискових автомо-б!льних колесах, складного цикл!чного навантаження розкладно! фермово! конструкцП.

15. Виконан1 досл!дження дозволили запропонувати методи п!двищення довгов!чност! елемент!в конструкц!й, як! використо-вуються в ав!ац1йн!й, косм!чн!й, автомоб!льн!й та робототехн1-ц1, а також методи розрахунку елемент1в конструкц!й р1зного призначення. Вони грунтуються на запропонованих розрахункових моделях та експериментальному вивченн1 механ!зм!в руйнування деталей в експлуатацН та в близьких цо не! умовах.

- 29 -

Основыi положения дисертацП опубл1ковано в сл!дуючих роботах.

1. Трощенко В. Т., Хамаза Л. А., Цыбанев Г. В. Методы ускоренного определения пределов выносливости металлов на основе деформационных и энергетических критериев. - Киев: Наук, думка, 1979.- 174с.

2. Трощенко В. Т., Хамаза Л. А., Цыбанев Г, В. Исследование цики-ческих неупругих деформаций и усталости металлов// Пробл. прочности. - 1976.- N6.- С. 3-9.

3.Определение усталостного повреждения металлов с использованием рентгенографической методики/ В.Т.Трощенко, Л.А.Хамаза. Е.Э.Засимчук, Г.В.Цыбанев и др.// Прогнозирование прочности материалов и конструктивных элементов машин большого ресурса.-Киев: Наук, думка, 1977.- С. 187-192.

4.Трощенко В.Т., Коваль Ю.И., Цыбанев Г.В. Исследование связи усталостной долговечности металлов с уровнем циклических неупругих деформаций// Пробл. прочности.- 1977.- N11. - С.9-14.

5.Цыбанев Г.В. Анализ характеристик механических свойств металлов в связи с их циклическим неупругим деформированием// Пробл. прочности. - 1981.- N6.- С. 23-27.

6.Циклическая прочность монокристаллов молибдена при комнатной температуре/ Н. Б. Бега, Г. В. Цыбанев, Л. А. Хамаза, Е. И. Мит-ченко// Пробл. прочности. - 1981. - N10.- С. 60-63.

7.Цыбанев Г.В., Мищенко Ю.Д. Построение диаграмм деформирования при различных режимах нагружения// Пробл. прочности.-1981.- N5.- С. 42-47.

8.Методика и некоторые результаты исследования неупругих деформаций и магнитных шумов при усталости стали 45/ В. Т.Трощенко, Г. В. Цыбанев, Г. Шотт, Л. Моргенталь// Пробл. прочности. -1983.- N9.- С. 74-78.

9.Vergleichende Messungen der plastischen verformungsampll-tude und des Barkhausen-Raushens bei der Ermudung von stahl/ G.Shott, L. Morgental. V. T. Troscenko, G.V. Tsybanjov// Neue Hutte. - 1984 - Heft 3. Marz. - S. 100-103.

Ю.Трощенко В.Т., Цыбанев Г.В. Исследование выносливости сталей для дисков колес автомобилей с учетом эксплуатационных факторов// Труды XV конференции специалистов по автобусам и подвижным экипажам. - .Будапешт: Научн. -техн. общество по машиностроению. 1984.- С. 263-271.

11.Цыбанев Г. В. Оценка циклической долговечности образцов с

концентраторами напряжений по величине . раскрытия надреза// Пробл. прочности.- 1987.- N3.- С.26-30.

12.Цыбанев Г.В., Кравец П.Я., Хоцяновский А.0. Методика испытаний на трещиностойкость при циклическом нагружении сдвигом// Пробл. прочности.- 1992.- N2.

13.Трощенко В.Т., Цыбанев Г.В., Хоцяновский А.О. Определение долговечности сталей при фреттинг-усталости// Пробл. прочности.- 1988.- N6.- С. 3-8.

14.Цыбанев Г.В., Пономарев C.JI. Повышение точности поддержания режимов нагруженйя при испытаниях.на многоцикловую усталость на установках типа УРС// Пробл.- прочности. - 1986. - N12. -С.108-111.

15.Цыбанев Г.В. Энергетическая трактовка результатов усталостных испытаний и использование ее для определения стадии зарождения трещины// Пробл. прочности.- 1994.- N2.- С.21-30.

16.Цыбанев Г.В.. Николаев И.А. Исследование влияния напряжений ниже предела выносливости на долговечность сплава Д16АТ при программном нагружении// Пробл. прочности.- 1983.- N12.-С. 10-13.

17.Цыбанев Г.В.. Николаев И.А: Исследование усталостной долговечности образцов с винтовым" концентратором напряже-ний//Проблемы прочности.- 1985.- N3.- С.25-31.

18.Трощенко В.Т., Цыбанев Г.В., Степура А.В. Разработка метода учета влияния концентратора напряжений и остаточных напряжений на циклическую долговечность стали 10ГН2МФА. Сообщение 1. Анализ напряженно-деформированного состояния материала// Проблемы прочности.- 1993.- N8.- С.3-13.

19.Трощенко В.Т., Цыбанев Г.В., Степура А.В.• Разработка метода учета влияния концентрации напряжений и остаточных напряжений на циклическую долговечность стали 10ГН2МФА. Сообщение 2. Прогнозирование циклической долговечности// Пробл. прочности.-1993.- N10.- С. 3-19.

20.Troshchenko V.Т., Tsybanyov G.V.. Khotsyanovsky А.0. Two parameter model of fretting fatigue crack growth// Fatigue Fract. Engng. Mater.Struct.- Vol. 17, Noi.- 1994.- P. 15-23.

21. Дифференциальное определение внешних нагрузок, приложенных к конструкции, по результатам тепзоизмерений/ Ю. В.Чудутов, С. В. Иносов, В. В. Писаренко, Г. В. Цыбанев//Пробл. прочности. -1983.- N9.- С. 34-37.

22.Чудутов Ю.В., Писаренко В.В., Цыбанев Г.В. Инвариантные

полумостовые схемы • измерения изгибающего момента// Пробл. прочности. - 1983.- N8.- С. 114-116.

23.Цыбанев Г.В., Мищенко Ю.Д. Методика реага^ции жестких режимов нагружения при испытаниях на многоцикловую уста-/шсть//Пробл. прочности. - 1983.- N7.- С. 27-30.

24.Корина Т.М., Цыбанев Г.В., Маковецкий И.В. Влияние технологических факторов на надежность и долговечность гибкого колеса волновой пёредачи//Мадежность и долговечность машин и сооружений. - 1990.- N17.- С.101-106.

25. Цыбанев Г. В.. Белас 0. Н. Методика испытаний на усталость материала элементов трибосистемы//Пробл. прочности.- 1991.-N8> С. 72-77.

26. Носовский И. Г.. Белас 0. Н., Цыбанев Г. В. Влияние предварительного циклического нагружения на износостойкость стали 45// Пробл. прочности.-1990.- N4.- С. 31-34.

27.Troshchenko V. Т., Tsybanjov G.V., Khotsyanovsky А.О. Application of fracture mechanics for predicting life of components under fretting fatigue conditions// Proc. XVIII Int. . Conf.Coaches and Buses Experts.- Budapest,1987.- P.175-178.

28.Методические рекомендации MP 15-81. Методы механических испытаний металлов. Методы ускоренного определения предела выносливости, основанные на деформационных критериях/В.Т.Трощенко, Л. А. Хамаза, Г. В. Цыбанев. - М.: Госстандарт (ВНИИНМАШ), 1981.- 45с.

29. Цыбанев Г. В., Зорин В. В., Сивенков С. М. Методика поиска перспективной колесной стали// Основные"направления экономии и рационального использования металлов в автотракторостроении: До--лады Всесоюзной НТК. - Челябинск: ЧФ НАТИ, 1984.- С. 239-242.

30.А.с. 1415136 СССР, МКИ 4 G 01 N 3/32. Способ формирования начальной поверхностной трещины на образце для прочностных испытаний/ Г. В. Цыбанев, И. А. Николаев, А. 0. Хоцяновский. - Опубл. 07.08.88. Бюл. N29.

31.А. с. 1573392 СССР, МКИ 4 G 01 N 3/32. Способ испытания материалов на усталость при изгибе/ И. Г. Носовский, Г. В. Цыбанев, 0. Н. Белас, В. Ф. Тесля и др. - Опубл. 23.06.90г. Бюл. N23.

32.А.с. 1577492 СССР МКИ 4 G 01 N 3/56. Способ испытания пары трения/ И.Г.Носовский, Г.В.Цыбанев, О.Н.Белас, В.Ф.Тесля и ДР. - ДСП.

33. А. с. 1668914 СССР МКИ 4' G01 N 3/. Способ износоусталостных испытаний материалов и установка для его реализации/ И.Г.Но-

совский, Г. В. Цыбанев, О.Н.Белас.- Опубл. 07.08.91. Бюл.Ы29.

34. А. с. 1562747 СССР, МКИ 4 ^01 N 3/32. Способ испытаний на усталость гибкого зубчатого колеса волновой передачи и установка для его осуществления/. Г. В. Цыбанев. В. Н. Торгов, Л. С. Бойко, Т.М.Корина. - Опубл. 07.05.90. Бюл. N17.

35. Усталостное разрушение сталей и дисков колес автомобилей и рекомендации по их расчетам на прочность. Влияние различных факторов на характеристики сопротивления усталости сталей и колес// В.Т.Трощенко, Г.В.Цыбанев, В.В.Зорин и др. - Киев: ИПП АН УССР, 1988.- 46С.

36. Усталостное разрушение сталей и дисков колес автомобилей и рекомендации по их расчетам на прочность. Испытания и расчет долговечности автомобильных колес с учетом трещиностойкости их материала// В.Т.Трощенко, Г.В.Цыбанев, В.В.Зорин и др.- Киев: ИПП АН УССР, 1988. - 33с.

37.Цыбанев Г. В. Применение энергетической модели усталости материалов для оценки их характеристик сопротивления усталости при регулярном и блочном циклическом нагружении// Совершенствование технической эксплуатации корпусов судов: Тезисы докладов Всесоюзной НТК.- Ленинград: Судостроение, 1989.-С. 194-195.

38.Цыбанев Г.В. Анализ напряженного состояния в контакте с целью разработки критерия его предельного состояния при фрет-тинг-усталости// Трение. Усталость. Изнашивание: Тезисы докладов Международного симпозиума по трибофатике.- Гомель: БелИ-ИЖТ, 1993.- С. 48-49.

39. Цыбанев Г.В. Феноменологическвя модель усталости металлов, учитывающая изменение предела выносливости в процессе нагруже-ния// Динамика и прочность мобильных машин: Тезисы докладов II НТК.- Кутаиси: Дом науки и техники, 1991. - С. 53-54.

40. Цыбанев Г.В. Модели и критерии учета влияния фреттинг-кор-розии и концентрации напряжений на многоцикловую усталость конструкционных сплавов//Повышение технического уровня и надежности машин: Тезисы докладов НТК. - Минск: ИНДМаш АНБ, 1993.- С. 48-49.

41. Цыбанев Г.В. Критерии локального разрушения металлов при циклическом нагружении с учетом фреттинг-коррозии и концентрации напряжений// Надежность машин и технологического оборудования: Тезисы докладов Международной НТК.- Ростов на Дону: Издательский центр ДГТУ. - 1994.- С. 101-103.

Цыбанев Г.В. Разработка методов прогнозирования циклической долговечности элементов конструкций по предельному состоянию материала в зонах концентраторов и фреттинга. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специаль-* ности 05.02.0.9 - динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры, Институт проблем прочности HAH Украины, Киев, 1995. Защищается 90 научных работ, 5 авторских свидетельств, в которых содержатся методические и теоретические разработки и их экпериментальная проверка по обоснованию предельного состояния материала в зонах локализации усталостного повреждения: концентраторах напряжений и зонах передачи усилий через трение контактирующих поверхностей металлов. Установленные критерии и расчетные модели применены для оценки надежности и долговечности элементов конструкций различного назначения. Показано соответствие экспериментальных и расчетных результатов. Tsybanjov G.V. Elaboration of cyclic lifetime prediction methods for structural elements on the base of ultimate material state at concentrators and fretting sites. Dissertation for doctor of technical sciences in the speciality 05.02.09 - dynamic and strength of machines, devices and apparatuses, Institute for Problems of Strength of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1995.

90 scientific works and 5 patents are being defended which involve methodic and theoretic elaboration as well as their experimental verification for the ultimate material state grounding In the zones of fatigue damage localization such as stress concentrators and sites of load transference by means of contacting metal friction. The criteria and calculation models established have been used for the reliability and lifetime evaluation of various purpose structural elements. The accordance of experimental results and calculations has been shown.

Ключов! слова:

непружн!сть, критер!й, довгов1чн!сть, фрет1нг, концентрац1я, складний напружен1й стан, елемент конструкцП

Шдпис. до друку 18.03.96р. Формат 60x84/16. Пап1р. офс. Офс. друк. Ум. друк. арк. 1,86. Ум. фарбо- в!дб. 1.98.

Обл.- вид, арк. 2.0. Тираж 100 прим. Замовл. 76___

Д1льниця ротапринтного друку ВНТ1 1Ш1ц HAH Укра1ни

252014, Ки'1'в 14, вул. Пм1рязевська, 2