Влияние частоты изгибных колебаний на физико-механические характеристки металлов и сплавов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

РГ Б Ом

.чклдемия наук республики беларусь институт надело^ости ма11пш ань

2 о "

удк 539. <1

11ЛРУК ФЕДОР Ф1ЩОГОШ1Ч

КЛШШИЕ ЧАСТОТЫ 1ПП1БИЫХ КОЛЕБАНИЙ ПА Ф1ГШКО-МЕХАППЧВСКПЕ ХА АКТЕРИСТПКН МКТАЛЛОН П СПЛАВОВ

01. 02. 06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

автореферат

. диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мтгск 1997

Работа выпогнеиа в научно-исследовательской лаборатории динамической прочности материалов Белорусского государственного технологического университета.

Научный руководитель кандидат технических наук, доц.-нт

Довгялла Игорь Георгиевич

Научный консультант кандидат технических наук, доцент

ДолРин Николай Андреевич

Офидиалышз оппоненты: лауреат Государственной прении РБ,

доктор технических наук, профессор' " Почтешшй Е. К.;

кандидат технических наук, стариий научный сотрудник Хуравель А. И.

Оппонирующая организация Белорусский государственный ■

университет информатики и радиоэлектроники

с

Защита диссертации состоится 23 мая 1В97 г.. в 14 часов на заседании специализированного совета Д 01. 15. 01 ' в Институте надежности машин АН Беларуси по ..адресу: 220732, ГСП, г. Нинск-72, ул. Скорины, 12. --

С диссертацией иохно ознакомиться в библиотеке Института надежности нашил АН Беларуси.

Автореферат разослан 22 атгэеля 1В97 г.

Отзыз нэ реферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять в адрес Института.

Учен^ секретарь специализированного совета Д 01. 15. 01 ганд. техн. наук, с. н, с. в. А. Андрияшин

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Создание. высоконадежных конструкций, работающий в условиях вибрации связано как с разработкой новых конструкционных материалов, так и использованием в прочностных расчетах уточненных характеристик усталости,.

Низкочастотные усталостные испытания .' требуют значительных материальных затрат. Для снижения трудоемкости испытаний при больших базах ио'-ю40 циклов) перспективным является использование высоких (звуковых и ультразвуковых) частот нагруже^ия, позволяющих за приемлемый промежуток времени обеспечить наработку заданного числа циклов нагрузки и установить закономерности влияния частоты деформирования на циклически долговечность материалов.

Однако, в связи в отличием величин циклической, прочности^ получаемых при разных ' частотах, трейуется установление научно-обоснованных зрвисимостей между параметрами выносливости и целым рядом структурно-чувствительных свойств. (СЧС). материалов на осно-веокомплексных исследований кинетики физико-механических характеристик (ФНХ) при воздействий! знакопеременных напряжений широкого, амплитудно-частотного диапазона.

Связь с научными программами.- Диссертация является самостоятельной часть» исследований, проводимая в соответствии с научным напраыеннеь кафедры дете ей машин и ПТУ БГТУ, «соординационными планами важне'них научно-ис.следовэтрльских работ в облас'ти естественных, технических и Общественных наук по РБ на 1991-1995 г. г., Республиканскими научно-технкческини программами "Машиностроение" (задание 06.08), "Номотех" (задание 126а) нз 1991-1995 Г. г. и договорами о совместных исследованиях с рядои организаций: ЦАГИ им, Н, „В. Зуковского, ЛИИ им. И* И. Громова, ИПП АН ''Украит^

Целыо настоящей работы является установление закономерностей влияния амплитудно-частотных параметров (АЧП) изгибных колебаний ¿нз> циклическую ; 1Лгоээч!Юсть .ч тиет.щ Ф!!Х металлов и сплавов, изучение физической -сущности влияния скорости циклических двфор-нпцнй на механизмы усталостного повреждения и разработка на этой основе научно-обоснованной методики ускоренного прогнозирования низкочастотной циклической долговечности металлических материалов по результатам высокочастотных испытаний,

Для достижения поставленной цели необходимо Вило решит! следующие задачи: ./ ,:•''

создать испытательные комплексы и прборнов обеспечение, позволяющие проводить Ациклическое нагрухенив образцов знакопереыен-шш ил »бон в диапазоне частот от 0. 3 до 44 кГц,' .

разработать методику расчетного определения напряженно-деформированного состояния колеблющихся пластинчатых моделей с учэтрн депланяции их сечений;

определить, влияние АЧП яагругвния ка характеристики циклической прочности материалов с различными ФНХ (кьди Ш, стали 20X13, сплавов Д16, Д1В04АТ15, АМг2Н, 1420С, .1420СТТ1, НВЭАТ, 116ЭРДТ) при отсутствии факторов, искажающих закономерности елият (ния частота и провести- комплексные исследования кинетики СЧС ртих 'материалов', .'-'.''

установить влияние скорости циклических напряжений, на величину пороговых напряжений, нихс которых практически не наблюдается необратимых изменений ФНХ материалов;

рагфаботеть . элементы "физической модели влияния .АЧП нзгруяо-н«я на эводк^да дислокационной структуры материалов, на .основе которой обосновать использование. высокочастотных колебаний '} качестве, эффективного метода ускорения усталостных исмтрний.

Научная новизна. ■ Разработаны методы усталостных испытаний изучения кинетики физико-механических , свойств (®КС) .материален при действии изгибных колебани;ч в диапазоне частот 0. 3-44 кГц, .

.Получены новые .количественные, данные о влияний ,частота изгибных колебаний на характеристики 1гопроти.вления усталости большой номенклатуры металлов и сплавов с разадчнами.СИХ и в разни; структурных состояниях/ Показано, что в исследуемом диапазон! частот усталостная долговечность материалов моцотоняо возрастает, ■ ^ Впервые проведены в сса: ставкхых условиях .систе;!этиче.схи комплексные исследования эдияыя амплитудно-частотных и врененны параметров (АЧВЮ , изгибных колебаний на кинетику СЧ материалов, начиная от ранних стадий циклического повреждения до состояния предшествующего усталостному' разруиению.Установлено,, что меха низы» н?"опления. усталостных повреждений оказываются качественно

одинаковыми в исследуемом диапазоне г частот, что подтверждает существование единой физической природы усталости при действии низких и высоких частот.

Впервые для всен исследованиях материалов и частот определены циклические пороговые напряжения (йа11). Показано, что для

данного материала разность между б.. 4 и вап является величиной практически постоянной для всего исследуемого диапазона частот.

Разработана частичная физическая модель влияния частоты механических колебаний на эволюцию дислокационной структуры, установлено, что в первом приближении величины Ба совпадают с критическими напряжениями (Ба1^) старта работа источника Франка-Рида.

Нр Основании проведенных исследований предложена обоснованная методика ускоренного прогнозирования характеристик низкочастотной усталости по результатам высокочастотных испытаний.

Практическая значимость полученных результатов. Разработан-0 яое непитательное оборудование с автоматическим поддержанием заданных АЧП нагружения, полученные теоретические и экспериментальные результаты по влиянию частоты изгибных колебаний на характеристики усталости и кинетику ФМХ широкой номенклатуры металлов и сплавов, предложенная методика ускоренного прогнозирования низкочастотной усталостной долговечности металлических материалов по результатам высокочастотных испытан,1й используютст на ряде предпр 'ятий ч организаций '•ашиностроительной и авиационной промы-илвнрости при значительном сокращении времени проведения испн-таний и сроков внедрения новых изделий н материалоэ. .

Внедрение результатов работы з ЦАГИ им. Н. Е. Чуковского и ЛИИ • им. М. И. Громова в период с 1985 по 1988 г. г. позволило получить экономических эффект в сумме 400 тыс. руб. с долевым участием автора 200 тис. руб. с

Основные положения, вичосиннв на защиту. Испытательное обо-рудовэние с приборным обеспечением и методики исследований усталостной прочности и ФНС конструкционных материалов при действии иэгибных напряжений широкого диапазона частот;

методология расчетного определения напряженно-деформированного состояния циклически колеблющихся элементов колейательннх систем с учетом депланации;

результаты комплексный экспериментальный исследований циклической прочности и кинетики <Ш большой номенклатуры металлов и сплавээ при действии различных АЧВП нагружения;

■результата теоретических исследований физической сущности влияния частоты механических колебаний на эволюцию дислокационной' структуры материалов, взаимосвязь критическихнапряжений старта, работа источника Франка-Рида, с пороговыми;

' методика ускоренного определения низкочастотной усталостной долговечности по результатам .высокочастотных испытаний.

Личный вклад автора. Диссертация является результатам ненос- < редствейяой работа соискателя.' Ил . проведены теоратгч&ские и '' экспериментальные исследования по установлена» закономерностей .' влияния АЧВП изгибных колебаний на усталостную прочность и кинетику ФМХ, в тон числе и циклических пороговый напряжений широкой ■ номенклатуры конструкционных материалов. Автором создан экспо-.1 риментальный комплекс испытательного оборудования . с программным обеспечением, разработаны методики испытаний к расчета элементов колебательных "систем. Проведена теоретические исследования физи- ' ческой сущности влияния частоты механических колебаний на хара-ктэристики циклической прочности металлических материалов,. на основе которь_ разработана : реализована методика ускоренного определения низкочастотной' усталостной долговечности металлов и сплавов по результатам р.^сокочастотных испытаний.

Апробация результатов исследований. Основные результата дне-' сертчционной работы докладывались на VI Всесоюзна научно-твхни-■ ческой конференции гы ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов (Москва, 1Вв7.)-{ Всесоюзных конференция:; "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагругения" '(Киев, 1988, 1992); Ш, IV и V Н£тдунг'род;шх Симпозиумах научно-технических проблей ползучести материалов (Белосток, 1989, 1992, 1995); Исгдунгродной конференции '.'Ультрзззук с технологии наакностроения-91* (Архангельск, 1991); Международной конференции "Колебэ:шя и волны в экологии* технологических процессах и диагностика" (Нинск, 1993); на науч-уо-техиических конференциях профессорско-преподавательского сос-таез БГТУ (г. Нинск, 1В0В-18ВТ гг. ).

Публикации. *-• По • результатам исследован'-',! опубликовано 12 стат'зй, В тезисов конференций. ■

Структура и обгем диссертации. ~диссертация состоит из впадения, "четырех глаз, выводов,' списка использованных источников и приложений.' .Работа изложена га 225 страницах, включая 16 таблиц, 74 иллюстрации и 247 наименований литературный источников. Рисунки и приложения занимают 109 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБ0Т11

•* I ,

В первой глззэ содержится обзор литература посэяценнкЯ вопросам влияния частота нагр/ггзния на усталостные характеристики нзтпллов и сплавов и изменен::;! их пне з процессе усталости.

Анализ литературных дгл:--а показал, что только в последнее время стаю "уделяться кавмкю влиянию скорости нагруаения на -долговечность мат. ,:чз7сэ (см., .например, работа ИПП АН Украина). Однако систенатичвс:с!п дзпкнх, позволяющий ,корректно учитывать влияние АЧП кагрузеи.;л чэ кинетику СИХ явно недостаточно, так как усталостнкэ испытания, как правило, проводились в несопоставимых ■условиях. Практически отсутствуют результата комплексных исследо-гэяий нескольких характеристик. На основании критического анализа современного состояния депннх по кинетике t\',C в процесса усталости обосновываются основные пути и . направления теоретических и экспериментальных исследований.

Вовторой глаиа приведено списание созданных испытательных комплексов и методик исследования циклической прочности и CHX ' металлов и сплавов при деформировании на частотен*.О. 3-44 , кГц, в тага:?, расчета элементов колебательный систем.

Для низкочастотного нагружения (О, 3 кГц) .был применен электромагнитной вибростепд, на частотах 3, 9, 18 и 44 кГц использовалась нагиитострикционино установки (рис. 1. ).

Падение частота колебаний испытуемого образца из-за протекавших в его материале усталостная процессов позволяло с помочью прибора ПСА устанавливать момент прекращения испытаний по достижению 'зэдздной степени усталостного повреждения.

, в -

Образцы представляли собой пластины (20x2 им в опасном сечении) и балочки 3x2 мм>, вырезанные их листового проката, подвергавшиеся затем шлифовку,'' элейрополировке и термообработке. Ник-ротвердость Ни измерялась модернизированным прибором ПНТ-3, Исследование электросопротивления г гсуществлялось по величине падения потенциалов, значение которых определялось с помсщыо полуавтоматического потенциометра РЗЬЗ.

Рис. 1. Принципиальная схема низкочастотного вибростенда 1а 1 и высокочастотной ыагнитострикционной установки 16): 1-образен 2-прибор стабилизации амплитуды ПСА", 3-виброметр. НРТИ; 4-частото мер 43-35; 5-цкфропечатэщсе устройстро СЗо; 6-уашгель; 7-виб ратор; 8-блок подмагничивания; 9-осциллограф С1-В4.

Изучение изменений магнктных характеристик ствли 20X1 производились нногопараметровым прибором ИМХ-4. с помощью рентге новского днфравтометра ДРОН-3 исследовалась кинетика структурно чувствительных ларактеристик-плотности дислокаций Е, размера блс ков В и никронапрякений второго род« с„.

Расчет напряженно-рефори.'рованнбго состояния образцов, кс льющихся с частотой 0.3 кГц по первой; 3, 9 и 18 кГц - по втс ре" и 44 кГц-по третьей собственной форме колебаний осуществлялс с использованием функций Крылова.

Для пластинчатых образцов"увеличенной ширина характерна дэ-, планация сечений, приводящая к появлению дополнительных циклических напряжений. С увеличением ^ношения ширины к длине эти напряжения начинают играть существенную роль в напряженно-деформированном состоянии.

Уравнение колебаний однородной пластины постоянной толщины имеет вид:

Л ■ Л й3м

-- f 2 -- + --) + рЬ -; : 0, (П

йх4 dxadya йу*

ЕЬ3

где V? : УМх.у) - функция смещения, Б :--цилиндрически - ша)

кая жесткость пластины, р и Ь - плотность и толщина пластины.

Прогиб пластина У(х,у) описывали выражением: «

у) : а1В1(х)1п(у), 12)

э где а - некоторая константа; „

и п - число узлов Функций' ia)ix) н ¡Ёп(у).

Балочную функцию ^(х) выражаем через функции Крылова. Тогда функция смещения вдоль оси Ох будет иметь вид:

51^)

1т<х) -- ■•Чст*> ---г-У1М). 13)

Функцию смещения вдоль оси Оу ^п1у) представим в виде линейной комбинации "жесткого смещения» Мот прогиба вдоль оси Ох), характеризуемого некоторой константой а, и булочной функции ^1у>, умноженной на постоянную с, т. е:

■ N

1„(у) : а ♦ сС(у), (4)

51кпы

где , ^(у) •- Шк„1у)--7(кпЬ>. 15)

Т(кпЬ)

Значения корней частотных уравнений к^.1 и к„Ь находим из условия наилучшего приближения опытных и расчетных значений змялитуд колебаний. Например, для' частоты 1 = 9 кГц при и = 2 и » получаем кт1 : 4.27 и кпЪ = 1.В, а для f : »в кГц - к„,1 =

4, 69 к кпЬ : 2. 95 при Ь = 15 мм.

Отличив корчей частотных уравнений для частот 9 и 1В кГц от классических 11.875 и ,4. 694) объясняется невозможностью реализации абсолютно жесткой заделки. Для определения постоянных а и с используем относительные прогибы пластаны при х = 1, у : Ь и х : 1, у - 0. Тогда амплитудную функцию можно записать в с-едущем виде: V, -- (1) (а + с!„(0)) или = ^ПНа + с^(Ь)). (6)

Отсюда, учитывая, что ^(0) = 0 находим:

Уа - а^П) а : -, с -- -,

где V,, - амплитуды колебаний в соответствующих точках, определяемые экспериментально.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало их достаточно хпршую судимость 1ошибка до 5й).

Третья глава посвящена исследованию влияния АЧВП нагруженйя на усталостные характгристики и кинетику ФНХ материалов.

Статистическая обработка экспериментальных данных, осуществленная на основании гипотезы нормального закона распределения, позволила установить, что частота нагруженйя' практически не влияет на характеристики рассеивания усталостной долговечности ис. следуемых материалов. ^

Увеличение частота не изменяет форма кривых усталости с сохранением их эквидистантности и приводит к монотонному росту усталостной долговечности на ьех базах испытаний (рис. 2). Растут при этом и ограниченные пределы выносливости Б,,. Так, повышение 1" с 0.3 до 1Б кГц для сплава Д1Б на базе Ш0п цикл, привело к увеличению 6„ с Ц4 до 122 НЛэ. Однако с ростом базы разница в значениях 6„ для высоких и низких частот уменьшается. Например, эта разница для гплава 1420СТТ1 на базе 1*10° цикл, с.к,тавила 177, (147 и 17?. НПа) а на Сазе Ш0Т цикл, - -12Х.

Частоту колебаний существенно сказывается на долговечности всех исследуемых материалов. Так, рост ев с 0. 3 до .3 кГц привел к увеличению числа.циклов до разрушения сплава 145015) с 4ХЮе до 1.3НОт цикл, или более чем в 3 раза, а, для сплава 1420С долговечность увеличилась для этих же частот в 10.7 раз 12. ВШ° при 1:0. 3 и ЗЖ>7 при 1 = 1Б кГц), при одинаковых условиях нагруженйя.

Рис, 2. Усталостные кр::вне материалов: 1 - 0,3 кГц, 2-3 кГц, 3 -■ 9 кГц, 4 - 1 а кГц, 5 - 44 кГц,

■ Испытан?!,« лрсво .¡«т,! тэгам образом,' чтЬ отношение G./G., бнло постоянным для всея негаллов. Нзгружеляе осуществляли на пяти уровнях пблряггежй, г; исследуеикэ характеристики измеряли после опрвдепеиного. числа циклов.

На рис. 3 и 4 П01СЗЭ51Ю изменение Кш, плотности дислокаций R и -ра'черов блоков D пзк'-'орых материалов. Видно, что уже после первых циклов происходит интенсивной их изменение, причем эти изменения зависят ст'часотн напряжений, числа циклов и самого материала. Например, для стали 20X13 .увеличение R на f"-0. 3 кГц при Ш0Я цикл, составило 127,, а 'для меди HI 25X. Одновременно наблюдалось и уменьшение блоков. Так для этих материалов и условий нагружения D уменьшился на ^ В н'50Х соответственно. Для стали 20X1? уровень изменения R 9 О У. достигается на базе 8*104 цикл.

Качественно аналогичны и изменения На. Рост числа Н для всех ^частот и напряжений нагружения характеризуется ростом Нт с последующим его уменьшением. Так, для сплава АНгЗН момент насыщения НИ наступил на f : 0.3 кГц при 5*10° никл., а на частотах 3, 9 и 18 кГц на базах 1*10s, 1.8*10* и 3,1*10" цикл.

-А

1г

Д£

105 г 4 г < 66ц? I 4 ,,5 г < «е^ г 4 г 4 ьц.

Рис. 3. Кривив изменения ыикротвердости меди Ш (а) (□□ 65.2 НПЗ) и электросопротивления (С) сплава Д1В (Са : В2.-5 НПа) 1 - 0. 3 кГц, 2 - 3 кГц, 3-9 кГц, 4-18 кГц.

а!*, 7.

но 120

60

л

г 1 п ' Г

)| К \ V-

у 1 ч \\

7 \ ■ ' V, ■ ■ * к 4____$

л гь

II?г 4 г < 6У г «рг 4' V' ч 'Vг 4 6 V

Рис. 4.- Кривые изменения плотности дислокащ . сплава АИг2Н (а) (Са = 32.5 НПа) и размера блоков (б) (Ба : 23В ИПа) стали 20X13' 1-0.3 кГц, 2 - 3 КГЦ, 3 - 9 кГц, 4 - 1В кГц.

Кинетика изменения магнитных свойств и электросопротивления ?акже зависит от Н, 1 и материала. Увеличение частоты наболев значимо сказывалось на последних стадиях -нагруаения. Например, вменение магнитной индукции Рй на 6Х на частотах 0.3 и 18 кГц зроисходило только после наработки 2. 5*10т и В. 4*10т цикл., т.о. геэадолго до предела усталости.

Аналогично изменялось и электросопротивление г. Например, на базе 2.4*10° цигл при йа равных 50, 62.5, 75, 37.5 и 100 НПа г сплава Д1В составила 88.6; 88.4; 88.25; 92.37; 95.15. По мере уве ичения частоты изменения г запаздывают. Так, достижение г меди первоначального уровня на ^0. 3 кГц наступает посл'е Я:ШОт цикл., а при частотах 3, 9 и 18 кГц для этого требуется

7 Т Т

25(10 , 4. 1Н0 и 8.6Н0 цикл, соответственно.

Четвертая глава посвящена разработке элементов физической модели влияния частоты изгиРнкх колебаний на изменвниз ФИС металлов и сплавов, в которой предполагалось, что при амплитудах Ба,

вревшакцих некоторые яорогоснв значения Са11, в кристаллической репвтке материала происходит необратимое движение и размножение

дислокаций га слет работы источника Франка-Рида. Увеличение скорости действия циклических напряжений приводитп к запаздыванию изменений СНХ материалов по отношению к низкочастотному воздействию из-за возрастания вязкой частстпо-завнсимой составляющей,

что влияет нд Величину пороговых напряжений СаП.

Методика прогнозирования предполагает проведение усталостных

испытаний материала на возможно более высокой частоте с соблюдением ограничений по температуре саморазогрева и'одновременным определением величины высокочастотного порогового циклического напряжения 6аПв (например, используя данные по изменению микротвердости). Параллельно высокочастотным усталостным испытаниям подвергаются ничкочастотному нагружали» образцы для определения низкочастотного порогового напряжения БаПн. После завершения высокочастотных испытаний находится величина циклических напряжений йБ-

разаость между ограниченным пределом выносливости В_,в на высокой

частоте и величиной "порогового циклического напряжения СаПв,

С тмо^ью величины ДБ определяется предел низкочастотной выносливости Б_,н как С^н^а^н+ДО. Например, для меди Н1 на базе

И = 1X10 циклов 6а^н:15. О НПэ (^-О. 3 кГц), БаПв:24. О НПа(|:

18 КГ;;), с_,в : 98 НПэ^ГМВ кГц), - БаПв; ¿в : 98-24.0

• 74,0 МПа. Тогда С_,н = СаПн + ДБ = 15.0 + 74.0 = 89.0 ИПа.

Результаты экспериментальной проверки приведЕчн в таблице.

0

Прогнозирование усталостной долговечности

Частота Порог, напр. Пред. вынос л. Разность Прогноз Погреш-

í, кГц Gan, ИПа G_,, ИПа ¿G, ИПа G_j1, ИПа ность, У,

Сплав Д16

0. 3 58 32. 5 34. 5 Е2 И. 3

3 60 • 93 33 Е4 0. 6

. 9 72 96 24 93 0

18 75 99 Сплав АНгйН■ 24

0. 3 51 83 32 85 * -2. 4

3 55 86 31 89 -3.4

. 9 56 93 37 90 „ 3.2

18 64 98 .1едь Ш 34

0. 3 15 85 70 89 -4. 7

3 16. 5 5 90 73. 5 90. 5 -. 5

. 9 21.5 93 71. 5 95. С -2.6

' 18 24 98 Сталь 20X13 74

0. 3 155 2ЙВ П1 263 8. 0

3 • 165 296 , 131 273 7. 7

9 180 312 132 288 7, 6

,18 . 210 • 318 108

ВЫВОДЫ

1. Разработаны экспериментальные vcтaнoвки, позволяющие воз буздать в образцах интенсивные изгибнне циклические колебани различной формы в широком 10.3-44.0 кГц) диапазоне частот и с по нощью сосанных электронных устройств автоматически поддерживат

автоколебательный режим работа, использование^ которого позволило проводить усталостные испытания при неизменной величине циклических напряжений в опасном сечении образца."

2, Предложены и экспериментально проверены аналитические зависимости определения напряженно-деформированного состояния пластинчатых консольных моделей при знакопеременном изгибе в условиях делланации сеченгЛ.

3, Получеши данные о влиянии частот нагружения, числа и уровня циклов знакопеременного изгиба на сопротивление усталости ширмой номенклатуры металлов и сплавов при идентичных условиях испытаний и геометрии образцов показали монотонный рост как ограниченных, так и Физических пределов выносливости при отсутствии влияния частота нагружения на статистические характеристики усталостной долговечности.

4, Впервые проведенные комплексные исследования влияния АЧЕП нагрухения ча кинетику ¡Ш материалов разных классов показали, что различил в изменениях их струкуурно-чуиствитеяьных свойств во всем диапазоне частот знакопеременного изгиба носят качественный одинаковый характер, свидетельбтвуют о существовании единой Физической природы усталостной повреждаемой™ при действии высоких и низких частот механических колебаний,

5, Для всех исследуемых частот нагружен:::* и материалов впервые определены циклические пороговые напряжения, ниже которых не наблюдалось необратимых изменений структурно-чувствительных свойств. Установлено, что рост частот ведет к монотонному увеличении

6ап, кривые которых располагаются эквидистантно криенм-а_4. При этом разность этих величин ДБ является для каждого материала

величиной практически постоянной для всего диапазона частот.

6, Разработана физическая модель влияния частоты механических коз.^баний на критические напряжения, соответствующие старту работы источника Франка-Рида, учитывающая энергетический Фг, -торы, характеристики среды и коллективные эффекты взаимодействия различных типов дислокаций. Близость величин критических и пороговых напряжений подтвердило корректность предложенной модели.

7. Предложена •■ научие-'оЬбсновааная методика прогнозировали: низкочастотной усталосткэй -долговечности по результатам высоко частотных испытаний.- Экспериментальная проверка методики показал, возможность значительного сокращения длительности • трудоемкост определения усталостных характеристик. ,

Основное содержание диссертации изложено в работах:

■ 1. Долбин Н. А., Довгялло И. Г,, Царук Ф. Ф., Редькин'Б. Н, Кондвев Ю. Н. Влияние частоты нагружения на долговечноть и изме нение фяэико-механических свойств сплава Д1604АТ15 // Прочной материалов я элементов конструкций при звуковых и ультразвуков* частота:; нагружения.' Тез. докл. Всесоюзн. конф. - Киев: Наук, ду* ка,' 1988. - С. 53.

„.2. Долбин Н. А., Царук Ф, Ф., Завирухо Г. Г.-, Редькин Б. ? К методике расчета циклических напрйжений при высокочастотных пс перечных колебаниях пластин // Прочность материалов и элементе конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагруженш Тез. докл. Всесоюзн. конф.-Киев: Наук, думка, 1988.-СМ05.

- 3. Немцор В. Б., Долбин Н. А., Царук.Ф. Ф., Довгялло И. Г. Кондееи Ю. Н. К расчету напряженного состояния пластин, колебл! цихся на низких ультразвуковых и зе"ковых частотах. Теорет, прикл. механика. - Нн., 1689. Вып. 16. - С. 113-117. -ч 4. Долб'.ш Н, А., Евгенов В. Н., Подлесннй В. П., Царук Ф. < Коздбвв Ю. Н, Влияяие ультразвука на изменение физико-механиче кик свойств материалов и деформацию трубок, нагруженных внутре ним давлением II Применение физических и физико-химических мет дов в технологических процессах: Научн. тр. НИСиС. - М.: Мета лургия, 18В0, - С, 28-32.

■* 5. Довгялло И. Г., Царук Ф. Ф., Долбин Н. А., Кондеев Ю. Н Завирухо г, г. Изменение физико-неханичвеких свойств спла Д1604АТ15 в процессе усталости на разных частотах нагружения Проблемы грочности. - 1989.- №10. - С. 31-34.

6. Царук Ф. Ф., Долбин Н. А., Вельский С. Е. Влияние чагтс иэгибных колебаний нв кинетику свойств алюминиевого сплава и не при усталости П Тез. докл. 55-й научн.-техн. конф. БТИ им. С. Кирова. - Нинск, 1990. - С. 114,

7. Царук Ф. Ф., . Довгялло-И. Г., Долбил H А., Харлан Л. 11. Циклическая прочность и кинетика свойств конструкционных материалов при звуковых и ультразвуковых частотах нагруяення П Ультразвук в технологии машиностроения - 91. Сб. докл. Неждунар. конф. - Архангельск, 1991. - С. 35-37. ,

8. Долбин !}. А, , Довгялло И. Г., Царук Ф. Влияние частота изгибных колебаний на кинетику свойств алюминиевого сплава при усталости II Проблемы ползучести материалов: Сб. докл, III Нех-дунар. Симпозиума н. т, проблем ползучести материалов. - Белосток, 198Г, - С. 107-114. '

9. Dovgyallo I., Tsaruck F., Dolbin N., Dovgyallo A. Esti-aation of influence of frscuency ,of fïexural vibrations of structural sensitive characteristics of 20x13 steel // The 4Th, International, Бутрос® on Creep and Coupled Processes. Bialostok, 1992. - P. 57-53.

10. Довгялло И. Г., Царук ®. ®. Кинетика струк*урно-чувстви- . тельная характеристик стали 20X13 при изгибных колебаниях широкого диапазона частот II Научн.-техн. конф. Прочность материалов и элементов конструкций "ри звуковых и 'ультразвуковых частотах нагружения (Киев, 28-30 октября 1992 г.): Cl': докл. - Киев : Ин-т пробл. прочности АН Украина, 1992.- С. 15. -,

11. Харлан Л. М., Царук Ф. , Вельский С. Е. Частотная зэ-висиность пороговых напряжений при циклическом деформировании металлов и сплавов II Научн.-техн. конф. "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах на-грузения" (Киев, 28-30 октября 1992 г.): Сб. докл. - Киев : Ин-т пробл. прочности АН Украины, 1992. - С. 42-43, ■

12. Царук Ф. Ф., Довгялло И. Г., . Долбин" Н. А. Оценка влияния частота изгибных колебаний на характеристики усталости алюминиевые.сплавов II Иеждунар. конф. '"Колебания и волны в экологии, технологических процессах и диагностике" (Минск, 15-20 сентября 1993 г. >:- Тез. докл. - Минск: БГПА, 1993.- С. 50.

13. Царук Ф. ®. , Довгялло И. Г., Долбин Н. А. Немцов В. В. К расчету напряженного состояния пластин, колеблющихся на звуковых и ультразвуковых частотах II Иеждунар. конф. "Колебания и волны в экологии, технологических процессах и диагностике" (Минск, 15-20 сентября 1993 г. ): Тез. докл. - Минск: БГПА, 1993,- С. 95.

- IB -

14. Царук Ф. Ф., Довгялло И. Г,, ДслОин Н. А. ,• Горновский Д, А. Высокочастотные колебания как метод ускорения усталостных испытаний элементов, конструкций // Нау-:з. -техП; .конференция »Повышение технического у'роьня и надежности-машн"' (Лииск, 28-29 октября 1993 г, Г. Тез. докл. - Шшск; ИйДНАШ, 1993. - С. 47-48.

15. Долбиц Н. А., Царук О. Ф. , Будько А. А, Влияние ¿мплиту-дно-частотныц и временных параметров нагруквния 'на кинетику фиэи-ко-механиче,ских свойств металлов и сплавов // Труды Бглорус. «"о-суд. Технолог, "универс, , Вкп-. 2. - Кинск: БГТУ,'.1995. ~ С, 147-150.

16. Довгялло И. Г., Бельсг.'й С. Г., Царук О,. О., Разработка метода ускоренного определения характеристик ус^алостл металлов и сплавов и' егсг физическое обоснование // Труды Белорус, госуд. технолог.' универс. ,' Вып. 2.- Минск: БГТУ, 1995.- С, 150-154.

» 17. Dovgysllo I. V Tsaruck F.v Do 1 bin И,Gornovcky D. The development t id sciei/afic cvbstantetion of1 technique of accelerated definition of- fatigue characteristics of foetal materials on the J}8E>if of use .of,high-frequency mechanical .vibrations // The 5Th. Inf.srnational Symposium on Creep and Couple.d Processes. Bialostrk, 19-95. - P. 3.7-43.

18, Dovgyallo I., Belsky S., Sobol V,, Tsaruck F. The theoretical and.experimental researches of physical inatiirSs of in'" fluence of frequency of meriianical vibrations on fatigue on characteristics of Bstals and'alloys// The 5Th. International SyBpo^ siuin on Сгавр and Coupled Procesr.es. Bialostok, ,1995.- P.. 44-4,8.'

Г РЕЗИНЕ-'

диссертации Царука Федор'а Федоровича "Влияние частота изгийннх кпэбаннй нй физико-мкшнические характеристики металлов, и сплавов"■

■ Усталость, частота, физико-механические; свойства, методик,ч, прогнозирование, ' .. • ■

Целью работы явилось, физическое обоснование использования, высокочастотных меХзничепснх колзбаний для проведения ускоренных . усталостных испытаний. Методика заключалась в проведении теоретических и 'экспериментальных исследований изменения физико-меха-ничаских свойств металлов и сплавов в условиях широкого диапазона частот нзгнбных крлебан:й. Впервые разработана методика прогнозирования низкочастотной усталостной прочности .металлов по ре*' Эультатвм исследования частотной-1 зависимости пороговых напря-хений. Полученные результаты в виде оборудования и методик использованы на ряде предприятий МАП СССР и позволяют значительно сократить трудоемкость и сроки проведения усталостных испытаний.

РЗЭЮНЭ ' . днсертащи Царука ?едара Тйдвравдча , "Уплыу частаты вшпбннх ваганняу на Ф1зика-механ1ч1шя :-?арэктарыстыК1 неталау i Сплава?-

СтоиленБГЦь, частата, ф1зига-механ1чння уласц1васц1, нето- ■ днха, прэгназэвапне. • .

.Чэтай работы з'яулялас? ф1з1ч.нае абгрунтав.знна вдкарыстання высокочастотных механичных вагепняу для правядэешп ускораннх сточленэснки даследаванняу. Методика заключалась у'правядзБша тс-зрэтачннх i экспериментальных даследавання?- -змянення 3ixa-'.М0хан1чинх улйсц]васцяу металау i сплава?'ва уновах иирокага г.н-япазона частот выг1бинх вэгання?. Уперши» рзспрэцаьанэ, квтсвдм) прагиазавання юзкачастотнай стоилена.снай, трнваласш нечалу на внн1ках даследавання частотнай эадежнааи парогавнх .^пручачнч?. Атрнмання BHHiKi у выглядэе аСсталяв,ання i методик г-нкарг гэчм на шэрагу прадпрнемс-тва? MAII СССР i дазталящь :<чачн& с каран ий-, працаенкасцъ i cpoKi правядзення ctomiphpoihx дас^едаранн*?.

SUMHARY

of the Feaor F. Tsarurk'B dissertation "Influence of frecuency of flexural vibrations o; on physical and mechanical properties of metals and alloys"

fatigue, frecuency, physical and mechanical properties, me„jod, forecasting.

Tha purpose of work are the physical substantiation of use of high-frequency mechanical fluctuations for realization accelerated of. fatigue of tests. The technique consisted of realization of theoretical and experimental researches of change of physi-cal-mechanicFil properties of metale tnd Blloys of conditions of a wide range of frequencies flexural of fluctuations. A technique of forecasting low-frequency of fatigue of strength of metal materials by reeulte of гавввгсЬ of frequent dependence of threshold pressure ie for tha firet time developed. The received resulte in a kind of the equipment and techniques are .çsed on a number of the enterprises accelerated of НАП USSR and permit considérât ly to reduce labour input and ternm of realization of fetigue of tests.