Высокотемпературная ползучесть конструкционных сплавов и ее приложение к формообразованию крупногабаритных деталей тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

«ОБЯЗАТЕЛЬНА

-fTIBHIII—MIII |||Ш ИИ "1 И —И !■!■!■■

УДК 539.376 На правах рукописи

ГОРЕВ БОРИС ВАСИЛЬЕВИЧ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПОЛЗУЧЕСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ СПЛАВОВ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЕ К ФОРМООБРАЗОВАНИЮ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ

01.02.04 - механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 2003

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Научный консультант -

Заслуженный деятель науки РФ, д.ф.-м.н., профессор О.В. Соснин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Русов Б.П.

доктор физико-математических наук, профессор Локощенко A.M.

доктор технических наук Резников Б.С.

Ведущая организация -

Московский Государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Защита состоится "17" ноября 2003 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д003.054.02 в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института гидродинамики им.М.А.Лаврентьева СО РАН.

Автореферат разослан "_" сентября 2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

Леган М.А.

»58212.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современные тенденции в машиностроении использование качественно новых, нетрадиционных технологических процессов, замена стационарных технологий на нестационарные с изменяющимися параметрами процесса. Промышленная реализация нетрадиционных методов обработки материалов давлением (ОМД) в медленных режимах деформирования за счет только деформаций ползучести под действием напряжений, не превосходящих предела упругости, включая и технологии, использующие явление сверхпластичности (СП), требует основательной научно-технической проработки.

В производстве современных изделий машиностроительного профиля с целью сохранения эксплуатационного ресурса на стадии изготовления наметились тенденции использования крупногабаритных цельнометаллических деталей типа монолитных подкрепленных панелей, длинномерных профилей, тонколистовых деталей оболочечного типа, формообразуемых в режимах ползучести и сверхпластичности. Повышение требований к качеству, надежности, эксплуатационному ресурсу и снижению веса современных изделий постоянно расширяет круг используемых в судостроении, авиакосмической промышленности и энергетическом машиностроении материалов и процессов их обработки, определяет широкое применение в конструкциях крупногабаритных цельнометаллических деталей. Так, принятая в авиа- и судостроении ориентация на проектирование изделий с меньшим количеством комплектующих деталей, приводит к более широкому использованию монолитных панелей из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов. Большие габариты, сложная внутренняя гравюра, разнотолщинность и разновысотность ребер жесткости, сложность поверхностей аэро- и гидродинамических обводов (двояковыпуклые, парусовидные, выпукловогнутые и т.п.) характеризуют рассматриваемый класс деталей с точки зрения традиционных технологий как "нетехнологичных". Частая сменяемость объекта производства при одновременном усложнении конструктивных форм, увеличение размеров требует разработок новых технологий и соответствующего универсального оборудования с изменяемой геометрией оснастки, позволяющего формообразовывать детали за один переход.

Изучение закономерностей высокотемпературного деформирования конструкционных материалов, включая режимы сверхпластичности и близкие к ним, приложение их к технологическим задачам по ОМД является актуальной проблемой механики деформируемого твердого тела (МДТТ).

Целью настоящей работы является изучение особенностей медленных режимов высокотемпературного деформирования современных конструкционных материалов с приложением к Технологическим задачам по ОМД. Достижение этой цели предусматривает выполнение соответствующего комплекса исследований:

• экспериментальное изучение особенностей пгтятгяншг

конструкционных сплавов при медленных режт :ахоС.Д

библиотека СПе^^ {

обоснование возможности использования соответствующих кинетических уравнений для их описания и разработка методик определения входящих в них функций и коэффициентов;

• экспериментальное обоснование преимуществ медленных режимов деформирования применительно к ОМД, разработка методик проведения и обработки испытаний элементов конструкций с заданием кинематики процесса формообразования, а также разработка приближенных методов расчета процессов формообразования и упругого восстановления деталей;

• обоснование эффективности технологии ОМД в медленных режимах деформирования практической реализацией на ряде авиационных заводов с выдачей рекомендаций определения основных технологических параметров и принципов конструирования соответствующего оборудования применительно к формообразованию крупногабаритных деталей.

Научная новизна.

1. Экспериментально обоснована непротиворечивость использования известных и предложенных автором кинетических уравнений в энергетических

« терминах со скалярным параметром поврежденности для описания процесса деформирования конструкционных сплавов при малых скоростях деформаций под действием упругих (или близких к ним) напряжений для умеренных температур и в диапазоне температур, близких к температуре сверх пластичности.

Приложение исследований медленных процессов деформирования применительно к формообразованию крупногабаритных деталей сложной геометрии для изготовления несущих конструкций корпусных деталей современных изделий квалифицируется как перспективное в ОМД.

2. В результате проведенных исследований установлены основные особенности медленных режимов деформирования конструкционных сплавов на основе титана, алюминия, железа, которые следует учитывать при аналитическом описании процесса деформирования металлических материалов и решении актуальных задач машиностроения:

• впервые для ряда представителей алюминиевых и титановых сплавов, сплавов на основе железа, у которых нарушается выполнимость энергетического и деформационного критериев разрушения, экспериментально установлено подобие одноосных диаграмм ползучести вплоть до разрушения при фиксированных напряжениях и температурах в нормированных деформациях ю = е / е*, е* (а, Т) ф const;

• экспериментально показано, что для металлов при скоростях деформаций порядка lO'V1 и меньше и при температурах Т>0,5Тплавл вневременных

«мгновенных» пластических деформаций не возникает (ер = 0), вся необратимая деформация накапливается только за счет деформаций ползучести;

• при температурах сверхпластичности Тс экспериментально выявлено, что процессы деформирования протекают без эффекта упрочнения с незначительным разупрочнением и минимальной скоростью накопления

•« л

4

к

повреждений, при этом реализуются максимальные степени деформаций в момент разрушения;

• для материалов с немонотонным изменением физико-механических свойств в областях их структурно-фазовых превращений экспериментально установлено, что с возрастанием температуры экстремумы термомеханических диаграмм деформирования соответствуют аномалиям деформационно-прочностных свойств: эффекту СП-течения или его противоположности -«провалу» пластичности.

3. Впервые с использованием метода «характеристических параметров» дается методика построения диаграмм деформирования на кручение (сдвиг), в том числе и при больших деформациях, по результатам испытаний сплошных круглых образцов с неоднородным напряженно-деформированным состоянием, а также экспериментальная методика, позволяющая выявить у конструкционных сплавов наличие или отсутствие аномалий деформационно-прочностных свойств.

4. Экспериментально обоснован приближенный метод «интегральных» характеристик на изгиб применительно к расчету процесса изгиба профилей и гладких пластин в режиме ползучести для материалов с разными свойствами на растяжение и сжатие.

5. Разработана приближенная методика расчета упреждающей геометрии оснастки с учетом упругого восстановления для формообразования подкрепленных панелей одинарной кривизны с использованием экспериментально обоснованных уравнений.

Практическая значимость прежде всего заключается в том, что конкретизированы известные и предложены новые кинетические уравнения со скалярным параметром поврежденности, описывающие с учетом установленных особенностей, процесс высокотемпературного деформирования материалов вплоть до разрушения при малых скоростях деформаций.

Проведен широкий комплекс испытаний по высокотемпературному деформированию на растяжение, сжатие, кручение и изгиб в условиях ползучести при стационарных и нестационарных режимах нагружепия. Получен большой опытный материал в виде диаграмм и таблиц по медленному деформированию современных конструкционных сплавов с определением их деформационно-прочностных свойств, которые могут быть использованы и уже используются при решении технологических задач формообразования деталей с оценкой потери эксплуатационного ресурса на стадии изготовления.

Частично результаты работы по определению деформационно-прочностных свойств материалов в медленных режимах деформирования при высоких температурах вошли в состав нормативных документов ГК СССР по стандартам (методические рекомендации): "Метод определения параметров кривых ползучести и накопления повреждений при одноосном нагружении"; "Расчетно-экспериментапьный метод прогнозирования индивидуальных деформационных свойств элементов конструкций в условиях ползучести при нестационарном нагружении".

Представляют практический интерес разработанное лабораторное оборудование для реализации медленных режимов деформирования с заданием кинематики процесса деформирования, а также впервые разработанные в отечественной практике варианты опытного многопуансонного оборудования с изменяемой в процессе нагружения геометрией оснастки, состоящего из двух систем соосно установленных пуансонов, и многоканальная автоматизированная система управления деформированием заготовки от ПК, позволяющие опытным путем определять геометрию упреждающей формы оснастки и формообразовывать детали двойной кривизны за один технологический цикл.

Практическую ценность представляет также численно-экспериментальное обоснование установления соответствия опытных данных с неоднородным напряженно-деформированным состоянием (НДС) при чистом изгибе балок и кручении валов, изготовленных из материала с одинаковыми свойствами ползучести на растяжение и сжатие, одноосным экспериментальным данным соответственно на растяжение и сдвиг, в том числе и при больших деформациях на кручение для определения сдвиговых характеристик, отвечающих за формоизменение.

Совместно с НовосибНИАТ разработаны и внедрены на ряде предприятий авиационной промышленности в виде отраслевых нормативно-технических документов (методик определения основных технологических параметров и расчета упреждающей формы оснастки, требований на проектирование оборудования): руководящий технический материал РТМ-1.4.988-81, технологические рекомендации - ТР 1.4.1163-83, ТР 1.4.1304-84, ТР 1.4.1444-85, ТР 1.4.1735-87. Эффективность разработанных технологических решений по ОМД в медленных режимах деформирования с использованием лекальных оснасток показана практической реализацией на серийных образцах подкрепленных панелей одинарной кривизны на трех авиазаводах с соответствующими экономическими и социальными эффектами.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Определение особенностей медленного высокотемпературного деформирования металлических материалов в областях температур существенно выше эксплуатационных (Т>0,5ТПЛ) со скоростями деформаций порядка 10"3с"1 и меньше.

2. Обоснование преимуществ медленных температурно-скоростных режимов деформирования по сравнению с традиционным квазистатическим режимом применительно к ОМД, в особенности, к формообразованию крупногабаритных элементов конструкций оболочечного типа с подкрепляющими ребрами жесткости.

'3. Экспериментальное обоснование непротиворечивости использования предложенных кинетических уравнений в энергетических терминах со скалярным параметром поврежденности для описания процесса деформирования при малых скоростях деформаций под действием упругих напряжений.

4. Разработка лабораторных вариантов технологического оборудования по формообразованию крупногабаритных деталей в режимах ползучести и

сверхпластичности, доведение результатов НИР до промышленного использования.

Методы исследований. Работа, в основном, экспериментальная, связана с изучением особенностей медленного высокотемпературного деформирования используемых в авиа- и судостроении современных конструкционных сплавов, применительно к ОМД в режимах ползучести и сверхпластичности. Моделирование процессов ползучести с учетом поврежденности материала, конкретизация известных и предложенных кинетических уравнений для описания медленных режимов деформирования.

Численно-аналитические методы, связанные с обработкой экспериментальных данных механических испытаний, в том числе полученных на образцах с неоднородным НДС, определение функций и коэффициентов кинетических уравнений и последующего сопоставления с экспериментом, применялись численные расчеты на ползучесть типовых элементов конструкций вплоть до начала разрушения, а также расчет некоторых технологических задач формообразования деталей.

Разработка и изготовление макетируемых узлов технологической оснастки, отработка процесса формообразования на элементах тонкостенных деталей в лабораторных условиях с доведением до практической реализации в промышленных условиях.

Достоверность полученных результатов и выводов определяется корректным использованием методов МДТТ и сопоставлением с экспериментальными данными. Точность и достоверность опытных данных обеспечивается правильным использованием экспериментальной техники и методики обработки данных, повторяемостью опытов в одних и тех же условиях, испытанием образцов, изготовленных го материала одной партии (плавки), установлением взаимосвязи диаграмм растяжения, сжатия и кручения, а также практическим использованием результатов на трех авиазаводах. Обоснованность выводов проверялась, как правило, для трех типов сплавов на основе алюминия, титана и железа.

Апробация работы. Основная часть работы выполнялась в соответствии с планами НИР Института гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН. "Разработка технологических процессов ОМД в режиме ползучести" (№ ГР 81103684), "Разработка теоретических основ ОМД в режиме ползучести и ^ сверхпластичности" (№ ГР 01910001974), «Высокотемпературное термовязкогагастичное деформирование конструкционных материалов и элементов конструкций» (№ ГР 01990002777) и другими, а также в рамках программы СО АН СССР "Механика, научные основы машиностроения и надежность машин" и программы АН СССР "Машина-человек-среда", в соответствии с Приказом Министерства авиационной промышленности (МАП) и СО АН СССР от 31.08.1978 г. №186/1500-717, проектов РФФИ (93-01-16506, 9601-01671, 99-01-00526, 00-01-96203, 02-01-00738), грантов Совета поддержки Ведущих научных школ (96-15-96293, 00-15-96180, 319.2003.1) и ряда специальных программ.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзном совещании "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии" (Киев, 1977); на Региональной научно-технической конференции "Наука производству" (Новосибирск, 1981); на 3-й Научно-практической конференции "Проблемы внедрения научно-технических разработок в народное хозяйство" (Новосибирск, 1982); на 9-й Всесоюзной научно-технической конференции по конструкционной прочности (Куйбышев, 1983); на 8 и 9-й Всесоюзных конференциях по прочности и пластичности (Пермь, 1983; Москва, 1996); на 2 и 3-й Всесоюзных конференциях "Ползучесть в конструкциях" (Новосибирск, 1984, 1995); на Межотраслевой научно-технической конференции "Сверхпластичные листовые материалы и технология пневмоформовки деталей" (Москва, 1985); на 1 и 2-ом Всесоюзных семинарах "Технологические задачи ползучести и сверхпластичности" (Новосибирск, 1986; Фрунзе, 1990); на Отраслевом семинаре специалистов МАП "Формообразование монолитных панелей в режиме ползучести" (Новосибирск, 1987); на VI и VII Всесоюзных съездах по теоретической и прикладной механике (Ташкент, 1986; Москва 1991); на Всесоюзном совещании "Теоретические проблемы физики и механики сверхпластичности (Пермь, 1987); на Совещании по программе "Сибирь - новые металлургические технологии и оборудование" (Новосибирск,

1988); на 4-й Всесоюзной конференции -"Сверхпластичность металлов" (Уфа,

1989); на Всесоюзной конференции "Современные проблемы механики и технологии машиностроения" (Москва, 1989); на 2-й Краевой научно-технической конференции "Совершенствование технологической базы ОМД и эффективность использования оборудования" (Красноярск, 1989); на I Всесоюзном съезде технологов-машиностроителей (Москва, 1989); на Сибирской школе по современным проблемам механики деформируемого твердого тела (Якутск, 1990); на Семинаре-совещании главных специалистов МАП (Новосибирск, 1991); на 5-й конференции '"Сверхпластичность неорганических материалов" (Уфа, 1992); 5th International Conference on Creep of Materials, Florida, 1992; на 16 Международной конференции по теории пластин и оболочек (Н.Новгород, 1993); International Conference on Superplasticity in advanced materials (ICSAM 94) (Moscow, 1994); на 2 и 4-м Сибирских Конгрессах по прикладной и индустриальной математике (Новосибирск, 1996, 2000), International Conference «Mathematical Methods in Physics, Mechanics and Mesomechanics of Fracture» (Tomsk, 1996), 5 and 6th International Conferences v «Computer Aided Desigt of Advanced Materials and Technologies» (Tomsk-Irkutsk,

1997; Tomsk, 2003), на 4-й Всесоюзной конференции по проблемам прочности и усталостной долговечности материалов и конструкций (Новосибирск: 1997); на семинаре отдела пластичности МГУ под рук. член-корр. РАН Шестерикова С.А. (Москва, 2002).

Технологические результаты работы экспонировались на отраслевой выставке МАП (Казань), отмечены серебряной и бронзовыми медалями ВДНХ СССР. Модуль универсального многопуансонного оборудования экспонировался на межотраслевой выставке "Прогресс-87" (Москва), образцы монолитных

панелей - на выставке 38 Международного авиасалона во Франции (Ле-Бурже), Международной выставке Сибполитех-98.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: монография, более 70 печатных работ, 30 тезисов докладов, 3 авторских свидетельства и патента на изобретения. В автореферате приведены 53 основных публикаций.

Личный вклад автора. Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени принадлежат как постановка задач исследований и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, так и результаты выполненных исследований.

Существенен вклад автора в конструирование установок, разработку методик по планированию и проведению лабораторных и натурных испытаний, методик обработки экспериментальных данных по деформированию элементов конструкций с неоднородным НДС, а также подготовку изобретений.

Определяющая роль автора заключается в научном руководстве и непосредственном участии в выполнении всех этапов работы по расчетно-экспериментальному обоснованию непротиворечивости использования предложенных кинетических уравнений в энергетических терминах со скалярным параметром поврежденности для описания медленных режимов деформирования и их апробации при неоднородном НДС в условиях стационарных и нестационарных режимов нагружения, доведение результатов НИР до промышленного использования.

Автор искренне признателен своему учителю, заслуженному деятелю науки РФ, профессору О.В. Соснину за постоянное внимание к работе и ценные замечания.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации 426 страниц, включая 121 рисунок и 16 таблиц. Библиографический список включает 263 наименование.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные направления исследований, приводится структура диссертации и краткое содержание работы.

Глава I. Состояние вопроса и задачи исследований. Глава 1 носит постановочный характер. Приводится обзор работ по использованию кинетических уравнений при описании процессов ползучести и повреждаемости.

Расчету НДС и оценке длительности до разрушения элементов конструкций при повышенных температурах посвящен ряд основополагающих монографий отечественных и зарубежных ученых: Ю.Н. Работнова, Л.М. Качанова, H.H. Малинина, К.И. Романова, Г.С. Писаренко, А.Е. Johnson, F.K.G. Odqvist, F. Garofalo и др.

Вопросам изучения особенностей и основных закономерностей высокотемпературного деформирования металлических материалов, получению определяющих уравнений посвящены работы отечественных авторов

Ю.Н. Работнова, С.Т. Милейко, В.И.Астафьева, В.С.Наместникова, О.В. Соснина, А.Ф. Никитенко, A.A. Ратничкина, H.H. Малинина, С.А. Шестерикова, A.M. Локощенко, К.И. Романова, A.A. Поздеева, В.И. Тарновского, В.И. Еремеева, B.C. Баакашвили, В.И. Розенблюма, H.H. Виноградова и др.

Заканчивается обзор литературы по определяющим уравнениям ползучести и повреждаемости кратким анализом возможностей описания СП - течения с позиций МДТТ со ссылкой на монографии О.М. Смирнова, К.И. Романова, P.A. Васина и Ф.У. Еникеева. Отмечается, что в последней монографии (2002 г.) O.A. Кайбышева изложен подробный обзор по СП с позиций металлофизики и приводятся примеры практического использования явления СП в народном хозяйстве.

Далее в главе обсуждаются проблемы и перспективы формообразования крупногабаритных деталей типа монолитных сребренных панелей, плит, фасонных профилей и т.п. применительно к авиа- и судостроению. Приводится f конструктивно-технологический анализ номенклатуры корпусных деталей современных судов и самолетов, при этом отмечается, что среди деталей из оребренных панелей, в отечественном самолетостроении свыше 30% составляют панели двойной кривизны, наиболее распространенный процесс формообразования с применением ручной выколотки по матрице. Рассматриваются возможности применения нетрадиционных технологий с использованием явлений ползучести и сверхпластичности, а также универсального многопуансонного оборудования с изменяемой в процессе деформирования геометрией оснастки. Анализируются подходы по расчету процессов формообразования в медленных режимах деформирования с учетом упругого восстановления деталей. Отмечается немногочисленность публикаций с учетом временных процессов и практически полное отсутствие аналитических решений даже для простейших задач с учетом деформаций ползучести, не говоря уже о расчетах упреждающей геометрии оснастки применительно к крупногабаритным деталям.

Решение обратных задач с использованием простейших теорий ползучести даже для случая чистого изгиба панелей, подкрепленных сложной системой конструктивных элементов, представляет на сегодня довольно сложную задачу.

Промышленное освоение новой технологии сдерживается отсутствием теории процесса и надежных методов расчета упреждающей геометрии оснастки, а также универсального оборудования для формообразования крупногабаритных деталей в условиях мелкосерийного производства.

В конце главы по результатам обзора, патентного поиска по технологиям и оборудованию для процесса формообразования с использованием явлений ползучести и сверх пластичности формулируются задачи и методы исследований.

Глава 2. Методика проведения экспериментов и обработки опытных данных. В главе дается описание нестандартного лабораторного оборудования для реализации постоянных в процессе деформирования скоростей нагружения и скоростей деформаций, экспериментальных установок для испытания элементов

конструкций с заданной кинематикой процесса деформирования, а также используемой аппаратуры для замера деформаций, нагрузки, задания температуры и скорости деформаций. Изложена методика построения диаграмм деформирования на кручение и определения деформационно-силовых характеристик на сдвиг при развитых и больших деформациях из испытаний на кручение сплошных круглых образцов с неоднородным напряженным состоянием. Дается методика проведения экспериментов по определению аномалий деформационно-прочностных свойств материалов типа СП-течения или «провала» пластичности.

Для реализации поставленных задач автором сконструирована установка на чистое кручение, позволяющая проводить исследование процессов деформирования сплошных толстостенных круглых образцов с постоянными скоростями деформации на сдвиг и под действием постоянного внешнего момента. Реализация процесса деформирования с заданием постоянной скорости деформации на растяжение сопряжена с определенными трудностями. При больших деформациях вследствие увеличения размеров рабочей части образца, а следовательно, и уменьшением скорости деформации, на диаграмме при деформировании наблюдается ниспадающий участок. Для поддержания постоянной скорости деформации необходимо введение обратной связи сложной системой нагружения. В экспериментах на кручение рабочая длина и диаметр образца при больших деформациях практически не меняется, что позволяет без особых сложностей реализовать постоянство скорости деформаций.

На рис. 1 эскизно представлена кинематическая схема экспериментальной установки, позволяющей посредством двух вращающихся шкивов 3 за один цикл испытания закручивать образец 1 на десятки оборотов. Шкивы с направляющими 2 подвешены к жесткому основанию посредством блоков 4 и тросов 5, закрепленных и закрученных по спирали на направляющих. Шкивы 3 связаны тросами 6 с траверсой 7, перемещаемой под действием груза Р или с заданной скоростью V. В установке полностью исключается потеря активного момента вследствие отсутствия трущихся поверхностей, высокая чувствительность по нагрузке позволяет проводить научные исследования при достаточно больших деформациях под действием постоянного крутящего момента и с постоянной скоростью угла закручивания в широком температурно-скоростном диапазоне с высокой точностью измерения действующего крутящего момента и угла закручивания. Интервал изменения скорости деформаций у с непрерывным заданием их постоянными от 0 до у « 10"1 1/с.

Приводится краткое описание экспериментальной установки на чистый изгиб, разработанной О.В. Сосниным и Н.Г. Торшеновым, и модернизированной автором для задания постоянной скорости изменения кривизны изгиба балок произвольного поперечного сечения, в том числе "Т" и "2"-образного сечений, и других базисных элементов оребренных панелей. По конструктивной идее она похожа на установку, приведенную на рис. I. Описана установка на чистое кручение квадратных пластин постоянной толщины посредством приложения 4-х

сосредоточенных сил, а также опытные установки на изгиб длинномерных

• профилей и пластин двумя системами соосно установленных пуансонов, управление перемещением штоков которых осуществляется приводами от шаговых двигателей с индивидуальным заданием перемещения каждого от ПК. Программа задания кинематики процесса деформирования заготовки предусматривает широкие возможности изменения скоростей перемещения пуансонов во время процесса формообразования и позволяет осуществлять формообразование деталей двойной кривизны за один переход.

При изучении явления сверхпластичности возникает необходимость определения деформационных свойств сплавов при больших деформациях, в том числе и на сдвиг. Сопротивление сдвигу отвечает за формоизменение и, на наш взгляд, является «паспортной» характеристикой материала при установлении связи между напряжениями и деформациями в условиях необратимого деформирования. Получение кривых деформирования из экспериментов с однородным напряженным состоянием при кручении тонкостенных трубчатых образцов затруднено из-за потери геометрической формы образцов, удается получать характеристики лишь для деформаций, не превышающих 7-10%.

С использованием понятия «характеристического напряжения» предложен метод определения деформационно-силовых свойств на сдвиг из испытаний на чистое кручение сплошных цилиндрических образцов с неоднородным напряженным состоянием, названный автором методом «характеристических

• параметров». Суть этого метода заключается в следующем: предполагается, что в нагруженном элементе конструкции существует некоторая характерная точка (малая область), так называемая «характеристическая точка» (ХТ), положение которой при заданных граничных условиях не зависит от величины прикладываемой нагрузки, степени, скорости деформации и температуры, а также слабо зависит от свойств материала. Интенсивность напряжений в этой точке при стационарных режимах нагружения не меняется и остается равной исходной - упругому значению вплоть- до разрушения. При изменении действующей нагрузки интенсивность напряжений в ХТ изменяется по закону одноосного деформирования, а деформации в ней определяют интегрально поведение всего элемента конструкции в целом. После снятия нагрузки напряжение в этой точке обращается в нуль.

Применительно к кручению экспериментально, теоретически и расчетным путем с использованием гипотез прямых радиусов и плоских сечений впервые установлено соответствие опытных данных при однородном напряженном состоянии опытным данным с неоднородным напряженным состоянием сплошного круглого образца. Экспериментально проверена справедливость гипотез плоских сечений и прямых радиусов при конечных деформациях до величины е, «0,4, что позволило рекомендовать метод характеристических параметров для построения диаграмм деформирования и при больших деформациях. Кривые деформирования строятся по значениям касательных

напряжений т и деформаций сдвига у в ХТ - точке г пересечения эпюр

упругого и «установившегося» распределения напряжений в спломшом круглом образце:

Л

где 3пг = 2п - обобщенный полярный момент инерции поперечного

О

сечения, ¡¥\г - упругий момент сопротивления кручению, Я - радиус образца, п -показатель ползучести, М - действующий момент. Величина деформации на сдвиг в ХТ насчитывается по экспериментальным значениям погонного угла закручивания б в соответствии с формулой

уе=)гёл, (2)

о

адекватной записи логарифмической деформации при растяжении, когда в качестве меры процесса используется параметр Одквиста.

Обоснование существования ХТ'для чистого изгиба балок, имеющих ось симметрии поперечного сечения в плоскости изгиба, позволило разработать метод интегральных характеристик применительно к расчету изгиба и упругого восстановления оребренных панелей одинарной кривизны, когда по каким-либо причинам затруднено определение характеристик материала па растяжение и сжатие.

Состояние и режим сверх пластичности, как правило, реализуются в интервале температур с аномальным изменением комплекса физико-механических свойств материала. Наиболее распространенная на сеюдня методика определения оптимальной температуры СП-течения - получение

т

диаграмм температурного расширения материала е = {"('Г) (или удельной теплоемкости Ср) при нагреве. Однако существующая методика определения аномального поведения материала по точке перегиба кривой температурного расширения не позволяет отличить сверхпластичность от ее противоположности - «провала» пластичности. В работе дается методика постановки экспериментов но определению указанных выше аномалий не но косвенным характеристикам, а по изменению деформационно-прочностных свойств в зависимости от линейного возрастания температуры при постоянной нагрузке или фиксированной скорости деформаций.

На рис. 2 сплошной линией приведена экспериментальная диаграмма на чистое кручение сплошного круглого образца диаметром 20 мм с рабочей длиной , 37 мм из конструкционной стали ВЛ-1Дс постоянной скоростью погонного угла закручивания 0 = 6,65 10'7 радДсмм) и линейным возрастанием температуры от 700°С до Ю00°С за 3,5 часа. Диаграмма отчетливо показывает немонотонность изменения действующего момента, необходимого для поддержания постоянной скорости угла закручивания в указанном температурном диапазоне.

Первый экстремум при Т=800°С соответствует режиму сверхппастичности,

когда реализуются максимальные деформации б* в момепг разрушения (на рисунке показаны звездочками при o^const и T=coiist) при значительном снижении сопротивления деформированию. При Т=900°С наблюдается противоположная аномалия - "провал" пластичности, при тгом реализую1ся существенно меньшие деформации в момент разрушения при зпачшельном повышении действующего момента.

Разработанное оборудование, методики проведения и обработки экспериментов используются для экспериментального обоснования определяющих уравнений, описывающих медленные режимы деформирования с учетом повреждаемости материала.

Глава 3. Кинетические уравнения для описания медленных режимов деформирования с учетом повреждаемое!н материалов. В §3.1 дается классификация медленных режимов деформирования, показываются их преимущества и недостатки по сравнению с традиционным квачистатическнм режимом ОМД, устанавливается взаимосвязь высокотемпературной ползучести • со сверхпластичностыо.

В прикладных задачах МДТТ считается, что необратимая деформация складывается из временной "мгновенной" пластической составляющей деформации и деформации ползучести, накапливаемой во времени. В зависимости от вклада составляющей деформации ползучее!и в составе необратимой деформации обычно рассматривают три режима деформирования:

режим пластичности (ес нО), режим вязкопластичности (ес«е'') и режим

ползучести (е р = 0).

На рнс.З представлены диаграммы сплава ВТ-20 при температуре 800"С, иллюстрирующие режимы вязкопластичности и ползучести. Диаграмма 1 соответствует "мгновенной" упруго-пластической диаграмме, полученной при среднёй скорости деформации ё » lo'c'1, когда можно считав, что деформации ползучести практически отсутствуют. Все остальные диаграммы содержат в

суммарной величине необратимой деформации составляющую ползучести ес, зависящую от реального физического времени.

Если процесс деформирования осуществляется с постоянной скоростью полной деформации ё = const, то для любой повышенной температуры найдется такая предельная величина скорости деформации ёшах(Т), что для любых скоростей ё ¿ётах(Т) процесс нагружения материала не выйдет за пределы упругой области. Штрпхиунктирная линия на рисунке соо!ветс1вует пределу упругости материала сте (отмечен стрелкой) и отделяет "вязкую" область, в которой необратимое деформирование осуществляется только за счет деформации ползучести, от "вязкопластической". Диаграммы 2 и 3, расположенные между упругопластической диаграммой и шгрихпупктирной линией, относятся к деформированию в режиме вязкопластичности. Во всех диаграммах 4-6, расположенных ниже штрихпунктирной линии "мгновенных"

пластических деформаций нет, диаграммы выхолят на горизонтальную асимптоту при некотором напряжении ct¿ , и чем меньше заданная скорость

деформирования тем при меньшем значении напряжения ок диаграмма выходит па горизонтальный уровень. Показано, что верхняя граница скоростей деформаций émax режима ползучести соответствует скорости деформации на установившемся участке кривой ползучести é = ф(сте, Т) под действием постоянного напряжения, равного пределу упругости материала ст~ ае = const. Это утверждение справедливо как для материалов с наличием первой упрочняющейся стадии ползучести и изотропным упрочнением, так и с учетом разупрочняющейся стадии, следующей сразу после установившегося участка на кривой ползучести и соответствующей ниспадающему участку 0-е диаграммы. Напряжения на ниспадающем участке диаграммы не превосходят напряжения, соответствующего асимптоте.

Определенная таким образом классификаиия температурных процессов деформирования в рамках гипотезы не связанной термоупруговязкопластичности с позиций МДТТ четко разграничивает процессы по скоростям деформации, при этом процессы в каждом из приведенных выше режимов не только количественно, но и качественно отличаются друг от друга. Класс режимов ползучести, когда нет пластических деформаций, описывается уравнениями, не разделяющими процесс нагружения на активный и пассивный. Многократное нагружение «нагрузка-разгрузка» полностью повторяются от цикла к циклу (диаграмма 7). Поэтому при решении технологических задач ОМД нет необходимости отслеживать происходит ли активе нагружение или область разгружается, что существенно упрощает процедуру численного расчета процессов формообразования элементов.конструкций.

Для режимов пластичности и вязкопластичиостн существенным является вопрос - идет ли активный процесс нагружения (штриховая линия) или процесс разгрузки. Пластическая составляющая необратимой деформации зависит только от параметра нагружения, при нагружении возрастает, при разгрузке в точке «В» "замораживается", и очевидно, насчитывается по законам, отличным от законов ползучести.

Учитывая повышенный интерес к ОМД с использованием явления сверхпластичности нами определен также класс «режимов, близких к сверхпластнчности».

С точки зрения металлофизики явление сверхпластичности характеризуется тремя основополагающими факторами: определенное структурное состояние материала или процесс перехода из одного состояния.в другое; малая скорость

деформаций éálO-3c-1 с узким диапазоном ее изменения; высокая Т^0,5ТМЛ температура процесса и также в нешироком диапазоне. С позиций МДТТ существенными являются два последних фактора, т.к. при построении феноменологических теорий первый фактор (особенности структуры) трудно поддается учету. Ограничения по температуре "снизу" (Т>0,5ТПЛ) и скоростям

деформаций "сверху" ё<10'3с"' существенно снижают требования по псем трем '* факторам: материал в состоянии поставки, деформирование осуществляется в достаточно широком темнературно-скоростном диапазоне. Расширяя температурный и скоростной диапазоны и не затрагивая металлофтическую сторону высокотемпературного деформирования материала правильно будет говорить не о режиме сверхпластичности, а о режиме "типа сверхпластичности" или как мы условно его назвали режимом, близким к сверхпластичиости (БСП). 1 Анализ проведенных в работе экспериментальных исследований конструкционных сплавов на основе титана, железа и алюминия показал, что основные закономерности и особенности деформирования в режимах сверхпластичности и близких к ним (включая как подобласть состояние сверхпластичности) идентичны закономерностям высокотемпературной ползучести, сделан вывод, что СП-теченне есть не что иное как аномальное проявление ползучести.

Первые исследования по ОМД в вязкопластической постановке с учетом фактора времени появились в первой половине прошлого века и принадлежат

A.A. Ильюшину, А.Ю. Ишлинскому, Г. Генки. Систематические исследования по использованию процессов ползучести в технологии ОМД начались в 70-80п\ в работах H.H. Малинина, A.A. Поздеева, В.И. Еремеева, Р.В. БеднеГиивили,

B.И. Тарновского, B.C. Баакашвили, О.В. Со'снина, Б.Д. Копыского и отражены в ряде монографий тех же авторов и их учеников.

Что касается исследований в области сверхпластичности материалов - идет поток публикаций, десятки выпущенных монографий (A.A. Преснякова, О.М. Смирнова, O.A. Кайбышева, А.Г1. Гуляева и др.) в основном металловедческого характера, начиная с 1982 года проведено 5 международных конференций и столько же в странах СНГ.

В решениях последних конференций и семинаров-совещаний по сверхпластичности отмечалось, что механики все еще слабо участвуют в этом направлении исследований. Следует отметить определенный вклад в решение f этой проблемы ученых-механиков: О.М.Смирнова (МИСиС), H.H. Малинина и К.И. Романова (МГТУ, Москва), Я.И. Рудаева и Н.В. Жданова (КР(С)У, Бишкек), Р.А.Васина (ИПСМ РАН, Уфа) О.В. Соснина (ИГиЛ СО РАН, Новосибирск), A.A. Рагиичкина (ПГАВТ, Новосибирск) и др.

Так Сибирской школой механиков показано, что с точки зрения повышения остаточного прочностного ресурса готовой детали на стадии имотовления наиболее благоприятны медленные режимы деформирования. Следуя энергетической теории прочности экспериментально установлено, что для конструкционных материалов при умеренных температурах с уменьшением скорости нагружения (деформирования) величина предельных деформаций к

моменту разрушения увеличивается, рассеянная работа необратимых

*

Е

деформаций при разрушении Ан= Ja dz„ остается практически постоянной

о

величиной в достаточно широком температурном диапазоне, т.е. является характеристикой разрушения материала.

На рис. 4 приведены - диаграммы деформирования сплава АК4-1Т при температуре 350 °С разными скоростями нагружения а. Видно, что с

уменьшением скорости нагружения, а значит и средней скорости

*

деформирования, величина 8 монотонно растет. Площадь, ограниченная осью абсцисс, кривой деформирования и линией, параллельной упругому участку диаграммы и проходящей через ее конечную точку, есть работа рассеяния необратимых деформаций на момент разрушения. Из результатов, представленных на рисунке, следует, что ее величина остается практически постоянной и от скорости нагружения не зависит. Следовательно, степень поврежденности материала при деформировании достаточно хорошо коррелирует с величиной рассеянной работы. Таким образом, если в процессе ОМД необходимо продеформировать материал до некоторой величины деформации е0, то из сравнения заштрихованных площадей под диаграммами видно, что поврежденность материала при быстром деформировании больше, чем при медленном. Отсюда очевидный вывод: чтобы получить от материала максимальную деформативность при формообразовании и сохранить эксплуатационный ресурс на стадии изготовления процесс следует вести так,

чтобы гр = 0, т.е. в режиме ползучести, не выходя по напряжениям из упругой области. С увеличением температуры формообразования в область высоких температур (Т>0,5ТПЛ) этот эффект только усиливается.

Этот вывод подтверждают и металлографические исследования. На образцах из алюминиевых сплавов АК4-1Т, 1201, В95, продеформированных при температуре старения в быстром квазистатическом режиме с последующим старением, по границам зерен видны поры. На образцах, подвергнутых медленному режиму нагружения (совмещенному по продолжительности и температуре со старением) до тех же величин необратимой деформации за счет

деформаций ползучести ес, - структура более равномерная без образования пор.

Проведенные в ВИАМ испытания образцов по отраслевому стандарту из сплава АК4-1Т, вырезанных из готовых деталей, отформованных в режиме ползучести при участии автора, также подтвердили преимущества медленных режимов деформирования перед быстрыми. По отдельным позициям, например, длительность до разрушения - улучшение свойств на порядок.

Преимущества медленных температурно-скоростных режимов деформирования проявляются еще в большей степени при температурах сверхпластичности Тс и близких к ним. При температурах (Т>0,5Т1Ш) и малых

скоростях деформирования ё<10~3с~', как экспериментально установлено автором, составляющая пластичности полностью исчезает, необратимое

деформирование осуществляется только за счет деформаций ползучести ен = вс. Это обстоятельство приводит к резкому увеличению деформационной

способности материала при значительном снижении сопротивления деформированию и реализации режима сверхпластичности в узком температурно-скоростном диапазоне нагружения.

Действительно для многих сплавов с увеличением температуры на

диаграмме ползучести ес = ес (/) первая (упрочняющая) стадия ползучести уменьшается, а затем практически полностью исчезает. Затем, как это видно из результатов, представленных на рис. 5 для титанового сплава ВТ9, обнаруживается некоторый температурный интервал в окрестности Т « 980— 990°С, в котором практически исчезает и третья (разупрочняющаяся) стадия ползучести - материал ведет себя как идеальная вязкая среда без каких-либо параметров упрочнения-разупрочнения, отражающих предысторию процесса.

При этом реализуется равномерный установившийся процесс гс = <р(ст, Тс) вплоть до разрушения (диаграммы, близки к прямым линиям) с минимальной скоростью накопления повреждений в материале, деформация к моменту разрушения достигает максимальных значений.

Кинематический подход в ОМД позволил разграничить процессы формообразования по скоростям деформаций и дать классификацию их применительно к решению технологических задач. Установлена взаимосвязь высокотемпературной ползучести и сверхпластичности.

Медленные режимы деформирования дают определенные преимущества перед традиционными квазистатическими применительно к формообразованию крупногабаритных деталей из высокопрочных сплавов. Формообразовывать детали рекомендуется напряжениями, не превосходящими предела упругости, т.е. за счет только деформаций ползучести, не допуская возникновения пластических деформаций.

В § 3.2 формулируются основные гипотезы энергетического варианта теории ползучести (ЭВТП):

1. С чисто феноменологических позиций предполагается, что процесс ползучести и разрушения - суть единый процесс, интенсивность процесса деформирования оценивается величиной удельной мощности рассеяния

, повреждаемость материала - величиной удельной энергии рассеяния

/

А= \Wclt.

о

2. Предполагается существование уравнения состояния в виде XV = {( ст э ,Т)- ц) (А), где ст э - эквивалентное напряжение;

"3. Сохраняется общепринятая гипотеза подобия девиаторов скоростей деформаций ползучести и напряжений для изотропных материалов ё? = , для анизотропных материалов предполагается закон течения вплоть до разрушения в градиентном виде Щ = Х9стэ / Эст^-;

4. Материал считается пластически несжимаемым вплоть до разрушения

ьс„ь9= 0.

Приводятся результаты экспериментального обоснования основных гипотез ЭВТП применительно к изотропному с одинаковыми свойствами ползучести на растяжение и сжатие материалу стали 45 при температуре 450 °С и анизотропному материалу Д16Т при температуре 250 "С. Существенным преимуществом ЭВТП по сравнению с деформационным вариантом является то, что он работает в более широком температурно-временном диапазоне. Если деформации до разрушения 8, с возрастанием температуры, как правило, увеличиваются, то величина энергии рассеяния при разрушении А» сохраняет свое значение в определенном температурно-сиповом диапазоне и ее можно считать константой материала.

На рис. 6 в координатах А-х (т =i/i* , i* - время разрушения) приведены экспериментальные данные для указанных выше материалов при постоянных напряжениях, наглядно иллюстрирующие выполнение гипотезы 2. Экспериментальные диаграммы A=A(t) подобны вне зависимости от уровня, вида напряженного состояния в достаточно широком диапазоне. Экспериментальные значения группируются плотным пучком в "единую кривую" вплоть до разрушения, подтверждая тем самым запись определяющего уравнения в виде

dA/dt = f( аэ ,Т) -у (А). (3)

Экспериментальное обоснование непротиворечивости уравнения состояния в энергетических терминах проводилось как при стационарных и ступенчатых режимах нагружения на одноосное растяжение, сжатие, кручение, так и при плоском напряженном состоянии на комбинацию растяжения с кручением. Обработка экспериментальных данных для изотропного материала проводилась по зависимостям

dA Во," .с w = — =-—*--—, е»=Х.ст», (4)

Л Aa(A?+I -Аа+1)т 3 3

где А. =3W/(2a,- ), А», В, а, m, п - константы.

Для анизотропного материала также обоснованы экспериментально

I

определяющие уравнения со скалярным параметром поврежденности А= J Wdt.

о

при замене в (4) интенсивности напряжений а,- на аэ и закона течения на градиентный закон.

Вместе с тем для материалов с разными свойствами на растяжение и сжатие, материалов, подверженных старению при температуре, или фазовым и другим структурным изменениям, в областях температур, близких к сверхпластичности,

деформации до разрушения е* могут сначала возрастать, затем уменьшаться с

увеличением длительности силового воздействия и наоборот, т.е. основные гипотезы, сформулированные выше не выполняются.

В § 3.3 предложен вариант построения кинематических уравнений ползучести и повреждаемости с одним скалярным параметром повреждаемости для описания процесса ползучести и разрушения материалов, у которых нарушается выполнимость энергетического и деформационного принципов поврежденности. На примере сплава АК4-1Т при стационарной температуре 200°С, оставаясь в рамках концепции Ю.Н. Работнова, и не наделяя параметр повреждаемости конкретным физическим смыслом, показана возможность распространения ЭВТП на случай, когда величины удельной энергии рассеяния при разрушении существенно зависят от величины и вида напряженного состояния. Сведение экспериментальных диаграмм ползучести в "единую кривую" в нормированных координатах со = А1 А* = е/е* и т = I -

текущие значения энергии рассеяния, деформаций и времени,/!*, е*, и-сответствующие значения при разрушении) позволило использовать кинетическое уравнение повреждаемости как и для ЭВТП в виде с^/^ф^э, ,Т)-\|/(ю), а также связать параметр повреждаемости с

замеряемыми в одноосном эксперименте величинами е, е*. Тем самым снят произвол в определении параметров кинетических уравнений ползучести и повреждаемости. За меру интенсивности процесса ползучести принята также " величина V1/.

Аналогичный формальный прием построения экспериментальных кривых использовался в работах В.Л.Стрижало при обосновании уравнения кривой усталости в области мапоциклового нагружения, исходя из экспериментально установленного подобия кривых циклической ползучести в нормированных координатах.

Основное отличие от ЭВТП заключается в том, что в этом варианте процессы ползучести и разрушения есть два сопутствующих друг другу процесса и описываются, следуя Ю.Н. Работнову, двумя различными кинетическими уравнениями. В конечном итоге система определяющих уравнений с феноменологических позиций приведена к достаточно простому виду с одинаковыми коэффициентами упрочнения-разупрочнения при поврежденности в обоих уравнениях:

где <тэ - эквивалентное напряжение в смысле постоянства интенсивности процесса ползучести по мере W на установившейся стадии или в начальный момент (1=0) при отсутствии таковой, аэ*~ определяется как комбинация напряженных состояний, при которых в стационарных условиях нагружения происходит эквивалентное накопление повреждений и, следовательно, длительность до разрушения одинаковая.

Л (оа(1-юа+1)'

а+Кт '

б/т . „ с/а.

(5)

Установлено, что для разносопротивляющихся ползучести материалов процессы накопления повреждений при растяжении и сжа1ии существенно различны и для пространственного напряженною состояния эквипалешпые напряжения будут зависеть от знака первою инварианта тензора напряжений J,. В этом случае для аппроксимации опытных данных следует использовать модели с привлечением нечетных инвариантов тензора напряжений.

Обоснование непротиворечивости уравнений для описания процесса ползучести и кинетики накопления повреждений проводилось при стационарных и ступенчатых режимах нагружения в нормированных координатах (0 - т при растяжении и кручении. Вполне удовлетворительное совпадение расчетных значений с экспериментальными для материалов с явно выраженной анизотропией и разносопротивляемостью в области напряженных состояний, где J|S0, позволяет говорить о возможности использования определяющих уравнений со скалярным параметром для описания сложных сред. Система уравнений (5) позволяет описывать частные случаи деформационного и энергетического вариантов теории ползучести.

На примере титанового сплава ВТ-9 при чистом растяжении проиллюстрирована возможность распространения предложенных определяющих уравнений на диапазон температур Т>0,5ТПЛ для материалов, деформации при разрушении которых существенно зависит от температуры. Экспериментально в диапазоне температур 700°С - 1000°С при стационарных и ступенчатых режимах нагружения показано подобие исходных кривых деформирования при а = const и постоянной температуре в координатах ш-t (a)=e/e.,t) и, тем самым, обосновано уравнение повреждаемости в виде du)/dt=<p(a,T)-\|/((o,T). Считая температуру параметром, а коэффициенты a , m в (5) зависящими от температуры, разработана профамма обработки экспериментальных данных на персональном компьютере по определению аппроксимационных функций f(a,T), <р (о,Т) и их коэффициентов. Вполне удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных позволяет говорить о возможности использования определяющих уравнений со скалярным параметром повреждаемости для описания процесса деформирования в режимах, близких к сверхпластичности.

Установлено, что в области оптимальной температуры сверх пластичности Тс (950°С -1000°С), т.е. в режимах сверхпластичности, наблюдается самая малая скорость накопления повреждений и реализуются наибольшие величины деформаций при разрушении (см. рис. 5). При этом процессе ползучести подчиняется установившемуся течению, вплоть до разрушения. Для некоторых материалов (ВТ-20, АМГ-6, 1561, и др.) этот диапазон настолько широк, что занимает практически всю область высоких температур. Для этого частного случая, когда в интервале температур отсутствует не только первая, но и практически третья стадия ползучести, в § 3.4 сформулированы и экспериментально обоснованы следующие гипотезы:

• в режимах сверхнластичности при скоростях деформаций б < 10"3с"'

пластических деформаций не возникает (е''нО), материал ведет себя как изотропная несжимаемая термовязкоупругая среда;

• процесс необратимого деформирования протекает по законам вязкого течения без каких-либо эффектов упрочнения-разупрочнения, отражающих предысторию процесса, в соответствии с уравнением «единой кривой»

• тензор скоростей деформаций есть квазилинейная тензорная функция тензора напряжений и температуры.

Результаты экспериментов на сплаве ВТ-20 (700°С<Т< 1000 РС) с монотонным характером изменения деформационно-прочностных свойств в достаточно широком температурно-силовом диапазоне подшердили возможность описания процессов деформирования при сложном напряженном состоянии и произвольном изменении во времени нагрузок и температур с использованием характеристик, определенных из стационарных экспериментов.

При немонотонном изменении свойств в условиях высокотемпературного деформирования при Т>0,5ТПЛ и о5ое возникают особенности деформационно-прочностного поведения материалов, связанные с изменением их структурных состояний. В макроэффекте этот факт отражается в виде резкого отклонения от монотонности физико-механических характеристик материала с изменением температуры. Преимущественно это имеет место для сплавов на основе железа.

На примере стали 45 и высокопрочной стали ВЛ-1Д показано, что для материалов с немонотонным изменением деформационно-прочностных свойств при решении задач формообразования ' характеристики материала следует определять из экспериментов с изменяющейся по заданной программе температуре, т.е. с учетом влияния структурных и фазовых изменений в материале на процесс деформирования. ..Результаты расчетных данных с характеристиками, определенными из экспериментов на растяжение при нестационарных условиях нагружения, дали вполне удовлетворительное совпадение с данными испытаний на кручение сплошных круглых образцов с постоянной скоростью угла закручивания и под действием постоянного момента при линейно возрастающей температуре от 700"С до 1000°С

В § 3.5 приведена апробация предложенных определяющих уравнений для описания медленных режимов деформирования с учетом повреждаемости материала при неоднородном напряженном состоянии сравнением экспериментальных данных с расчетными на примерах простейших элементов конструкций (изгиб балок, чистое кручение, кручение с растяжением валов, изгиЗ и релаксация пластин).

Из результатов, представленных в главе следует, что процессы деформирования материалов в режимах сверхпластичности и близких к ним но своим закономерностям аналогичны процессам высокотемпературной

ползучести, а не пластичности {гр = 0).

Показано, что использование скалярного параметра попреждаемости без наделения последнего физическим смыслом совместно с гипотезой «единой кривой» повреждаемости существенно расширяет возможности ЭВТП и позволяет описывать процессы ползучести и разрушения в диапазоне температур, близких к температуре сверхлластичпости (Т>0,5Т„Л), а также проводить расчеты по определению НДС технологических процессов ОМД в режимах ползучести и сверхпластичности и оценивать потери ресурса деталей па стадии изготовления.

Глава 4. Практическое использование результатов работы. Глава связана с практическим использованием результатов, полученных автором в работе, применительно к формообразованию крупногабаритных деталей в основном за счет деформаций ползучести.

В зависимости от требований к конечным физико-механическим свойствам и к геометрической точности изготовления деталей с учетом конструктивных особенностей заготовок даются рекомендации по выбору параметров техпроцесса (общее время формообразования, скорости деформирования, время ускоренной релаксации и др.) для ряда широко применяемых в авиа- и судостроении конструкционных сплавов на основе титана, железа и алюминия. В зависимости от выбранных температурно-скоростных режимов деформирования (режим ползучести, режимы близкие к сверхпластичносги и СП-теченне) и сложности геометрии детали рекомендованы типы оснасток: лекальная, цельная, многопуансонная с изменяемой в процессе деформирования геометрией. Совместно с отраслевыми технологическими институтами трех министерств разработано и апробировано несколько вариантов технологических оснасток, в том числе и с изменяемой во время процесса формообразования геометрией оснастки. Технологические процессы с использованием лекальных оснасток отработаны на серийных деталях и внедрены совместно с ПовосибНИЛТ в производство на трех авиазаводах (г. Новосибирск, г. Тбилиси, г. Улан-Удэ). Экономический эффект от внедрения составил более 400 тысяч рублей в год (в ценах 1990 г.) Результаты защищены тремя авторскими свидетельствами и патентами РФ, актами внедрения.

Внедрение технологии сопровождалось расчетами процесса формообразования и упреждающей геометрии оснастки на величину упругого восстановления деталей после снятия формующих усилий. Разработанные совместно с НопосибНИДТ приближенные методики расчета применительно к крупногабаритным деталям типа профилей, пластин, подкрепленных панелей при изгибе с поверхностью теоретическою контура, близкой к развертывающейся вошли в руководящие технические материалы и технологические рекомендации, изданные в авиационной отрасли.

На рис. 7 показан опытно-промышленный участок формообразования панелей в режиме ползучести на Новосибирском авиационном производственном объединении, на рис. 8 приведены образцы оребренпых панелей одинарной (сплав ЛК4 - 1Т) и двойной кривизны (сплав 1201), отформованных в режиме ползучести при температурах старения соответственно на лекальной оснастке и па многопуансопиой установке штокового типа.

В приложении приведены акты внедрения с расчетом экономической •эффективности и документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований на авиазаводах, а также заключение с расчетом предполагаемого экономического эффекта от изготовления деталей типа "зеркало антенны" размером 1500x3200 мм из листа в режиме сверхпластичности взамен существующего химически вредного производства вручную из нескольких слоев стеклоткани со связующими смолами (Российское агентство по системам управления).

Основные результаты и выводы по работе

1. Проведен широкий комплекс экспериментальных исследований по изучению особенностей медленного деформирования преде 1авителей современных конструкционных сплавов на основе титана, железа и алюминия со скоростями деформаций порядка е<10*3с'' при нормальных и умеренных температурах, а также при температурах, близких к температуре сверхпластичпосги (Т>0,5ТП„), включая и области структурно-фазовых изменений.

Отмечены преимущества н недостатки медленных режимов деформирования применительно к ОМД. Показано, что с уменьшением скорости деформации «ресурс пластичности», т.е. величина деформации в момент разрушения, как правило, возрастает, что приводит к существенному сохранению эксплуатационного ресурса на стадии изготовления деталей.

Релаксационные процессы, протекающие при медленных режимах деформирования, приводят к снижению усилий формообразования, значительному уменьшению распружннивания деш1ей, существенному ослаблению влияния начальных и граничных условий на получение конечной геометрической формы детали.

2. Установлена взаимосвязь между высокотемпературной ползучестью и сверхпластичностыо металлических материалов. Процессы деформирования в режимах сверхпластичности и близких к -ним по своим закономерностям аналогичны высокотемпературной ползучести. Показано, что при Т>0.5Тпл и скоростях деформаций материала порядка ё< 10'3с' и меньше для большинства типичных конструкционных сплавов "мгновенная" пластическая составляющая деформации отсутствует, напряжения в материале не превосходят предела упругости, необратимое деформирование осуществляется только за счет деформации ползучести, что существенно при решении технологических задач «ОМД: нет необходимости при счете контролировать идет ли активный процесс -

нагружение или происходит разгрузка.

С позиций МДТТ показано, что в режимах сверхпластичпости процесс деформирования происходит по законам термовязкоупругого течения без каких-либо эффектов упрочнения-разупрочнения. Отсутствует не только первая упрочняющаяся стадия ползучести, но и, практически, третья разупрочпяюшаяся стадия. Процесс ползучести подчиняется «установившемуся течению» вплоть до разрушения с минимальной скоростью накопления повреждений, при этом реализуются наибольшие степени деформаций в моменты разрушений.

3. Модернизировано имеющееся и создано новое лабораторное оборудование для задания кинематики процесса деформирования, отработана методика проведения испытаний.

Разработана экспериментальная методика, позволяющая выявить у конструкционных сплавов наличие или отсутствие аномалий деформационно-прочностных свойств материала типа сверхпластичности и ее противоположности - "провала" пластичности.

4. Для одинаково сопротивляющихся растяжению и сжатию в условиях ползучести материалов с использованием понятия «характеристического напряжения» экспериментально, численно и аналитически установлено практическое соответствие опытных данных с однородным НДС экспериментальным данным с неоднородным НДС при изгибе осесимметрических балок и кручении валов. Это позволило разработать методику получения термомеханических диаграмм на растяжение (сжатие), а также на кручение (сдвиг) по результатам испытаний сплошных (трубчатых) круглых образцов, в том числе и для больших деформаций.

5. Сформулированы и экспериментально проверены основные гипотезы энергетического варианта теории ползучести при сложном напряженном состоянии для материалов с одинаковыми свойствами на растяжение и сжатие. За меру процесса деформирования принимается величина удельной мощности рассеяния, за меру поврежденности материала - величина работы рассеяния.

Показана возможность распространения уравнений ЭВТП для описания процесса деформирования как при стационарных, так и при нестационарных режимах нагружения для сред, у которых нарушается выполнимость энергетического и деформационного принципов поврежденности. К определяющим соотношениям ЭВТП добавляется уравнение повреждаемости со скалярным параметром поврежденности, равным в случае одноосного нагружения нормированной работе рассеяния (деформации) со = Л/Л. = е/е» .

6. Экспериментально обоснована возможность описания медленных температурно-скоростных режимов деформирования с учетом поврежденности материала кинетическими уравнениями ползучести типа течения:

• для умеренных и повышенных температур - уравнениями ЭВТП и предложенными определяющими уравнениями со скалярным параметром повреждаемости и с одинаковыми функциями повреждаемости;

• при температуре сверхпластичности — уравнениями вязкого течения без каких-либо параметров упрочнения-разупрочнения.

7. Показана непротиворечивость использования предложенных кинетических уравнений для описания медленных режимов деформирования как при однородном, так и при неоднородном НДС типовых элементов конструкций. Дана единая методика определения коэффициентов функциональных зависимостей.

8. Реализована приближенная методика расчета процесса формообразования подкрепленных панелей одинарной кривизны с использованием разработанного

метода «характеристических параметров». Результаты сопоставлены с данными численно-аналитических расчетов и данными лабораторных испытаний.

9. Спроектированы и изготовлены макетируемые узлы многопуансонного модуля технологического оборудования с изменяемой в процессе формообразования геометрией оснастки и с программным управлением перемещения заготовки. Две системы соосно установленных пуансонов с индивидуальным заданием перемещения каждого позволяют осуществлять деформирование деталей двойной кривизны за один технологический цикл с контролем геометрической формы заготовки в течение всего времени деформирования от исходной до конечной. Отработка в лабораторных условиях технологии формообразования отдельных элементов панелей, длинномерных профилей и т.п. в режимах ползучести и сверхпластичности составила основу для конструирования опытных установок по формообразованию крупногабаритных тонкостенных деталей.

10. Перспективность технологии ОМД в медленных режимах деформирования показана практической реализацией процесса формообразования на серийных образцах подкрепленных панелей в условиях опытно-промышленного производства на трех авиационных заводах с соответствующими экономическими и социальными эффектами.

Качество панелей, отформованных по новой технологии, подтверждается эксплуатацией на двух типах самолетов.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Горев Б.В., Соснин О.В. О некоторых особенностях ползучести листовых материалов // Динамика сплошной среды: Сб. научн.тр. Новосибирск: ИГ СОАН СССР. 1970. Вып. 4. С.5-10.

2. Горев Б.В. К проведению испытаний на чистое кручение при ползучести //Завод, лаб. 1974. Том 40. N 10. С. 1283-1284.

3. Горев Б.В. К определению длительности до разрушения элементов конструкций по методу характеристического напряжения И Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГ СОАН СССР. 1976. Вып. 25. С.18-23.

4. Соснин О.В., Горев Б.В., Никитенко А.Ф. К обоснованию энергетического варианта теории ползучести. Сообщение 1. Основные гипотезы и их экспериментальная проверка//Пробл. прочности. 1976. N 11. С.3-8.

5. Соснин О.В., Горев Б.В., Рубанов В.В. К обоснованию энергетического варианта теории ползучести. Сообщение 2. Расчет элементов конструкций и экспериментальная проверка результатов//Пробл. прочности. 1976. N 11.С.9-13.

6. Горев Б.В., Заев В.А. К определению координат характеристической точки в элементах конструкций при ползучести // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГ СОАН СССР. 1977. Вып.28. С.143-151.

7. Горев Б.В., Раевская Г.А., Соснин О.В. К вопросу об использовании ползучести в технологии формования изделий // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. Новосибирск: ИГ СОАН СССР. 1977. Вып.ЗО. С. 141-145.

8. Соснин О.В., Горев Б.В., Рубанов В.В. О ползучести циклически нагружаемых элементов конструкций//Пробл. прочности. 1977. N 10. С.66-69.

9. Горев Б.В. К построению кривых деформирования при кручении // Завод, лаб. 1978. Том 44. N 12. С.1511-1514.

10. Горев Б.В. К оценке ■ ползучести и длительной прочности элементов конструкций по методу характеристических параметров. Сообщение 1 // Пробл. прочности. 1979. N4.0.30-36

11. Горев Б.В., Рубанов В.В., Соснин О.В. О ползучести материалов с разными свойствами при растяжении и сжатии // Пробл. прочности. 1979. N 7. С.62-67.

12. Горев Б.В., Клопотов И.Д., Раевская Г.А., Соснин О.В. К вопросу обработки материалов давлением в режиме ползучести // Журн. прикл. механики и техн. физики. 1980. N5. С.185-191.

13. Горев Б.В., Клопотов И.Д., Соснин О.В. и др. Разработка теоретических основ и внедрение технологии формообразования панелей в режиме ползучести: Науч. отчет N ГР77000949 // ИГ СО АН. Новосибирск. 1980. 105с.

14. А.с.933790 СССР, С22Р 1/04, С 21 Э 9/46. Способ формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов // Раевская Г.А., Соснин О.В., Поспелов И.П., Б.В.Горев и др. Бюл. изобр. 1982. N21. С. 122. Пр-т 12.11.80.

15. Соснин О.В., Никитенко А.Ф., Горев Б.В. Определение параметров кривых ползучести при наличии всех стадий процесса ползучести // Расчеты и испытания на прочность. Расчетные методы определения несущей способности и долговечности элементов машин и конструкций. Метод определения параметров

кривых ползучести и накопления повреждений при одноосном нагружении. Метод, рекомендации. М.: ВНИИНМАШ. 1982. С.49-54.

16. Горев Б.В., Панамарев В.А. Термопластическое деформирование тонких оболочек вращения // 8 Всесоюзная конференция по прочности и пластичности: Тез. докл. Пермь. 1983. С.46-47.

17. Горев Б.В., Клопотов И.Д., Соснин О.В. Индивидуальное прогнозирование напряженно-деформированного состояния с использованием метода характерных параметров // Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования индивидуальных деформационных свойств элементов конструкций в условиях ползучести при нестационарном нагружении. Метод, рекомендации. Куйбышев: КПИ. 1984. С. 15-18.

18. Соснин О.В., Горев Б.В., Никитенко А.Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: ИГ СОАН СССР. 1986. 95с.

19. Горев Б.В., Ратничкин A.A., Соснин О.В. Механика процессов деформирования материалов в режимах, близких к сверхпластичности // VI Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике: Аннот. докл. Ташкент. 1986. С.211-212.

20. Соснин О.В., Горев Б.В., Раевская Г.А., Ратничкин A.A. Обработка материалов давлением в режиме ползучести и сверхпластичности // Изв. СОАН СССР. 1987. N11. Сер. техн. наук. Вып. 3. С.96-105.

21. Горев Б.В., Ратничкин A.A., Соснин О.В. Закономерности деформирования материалов в условиях, близких к сверхпластичности. Сообщение 1. Одноосное напряженное состояние // Пробл. прочности. 1987. N 11. С.36-41.

22. Горев Б.В., Ратничкин A.A., Соснин О.В. Закономерности деформирования материалов в условиях, близких к сверхпластичности. Сообщение 2. Плоское напряженное состояние // Пробл. прочности. 1987. N11. С.41-47.

23. Горев Б.В., Клопотов И.Д., Шавров И.А., Кузнецовский АЛ. Технология формообразования крупногабаритных деталей из сплава 1561 в режиме сверхпластичности // Судостроит. пром-ть. Сер. Технология и организация производства. Судоверфь. 1989. Вып. 14. С. 11-23.

24. Соснин О.В., Горев Б.В. Деформирование материалов в режимах, близких к сверхпластичности // 4 Всесоюзная конференция "Сверхпластичиость металлов": Тез.докл. Уфа. 1989. Ч. 1. С.17.

25. Горев Б.В., Раевская Г.А., Соснин О.В. Обработка материалов давлением в медленном режиме деформирования // Всесоюз. конф. "Современные проблемы механики и технологии машиностроения": Тез. докл. М., 1989. С.ЗЗ.

26. Горев Б.В., Кондрашов И.Г., Кулаков В.И. Формообразование крупногабаритных высокоточных металлических деталей в режимах сверхпластичности // 2-я краевая научно-техническая конференция "Совершенстование технологической базы ОМД и эффективность использования оборудования". Тез.докл. Красноярск, 1989. С.58-59.

27. Соснин О.В., Горев Б.В., Раевская Г.А. Проблемы обработки материалов давлением при медленных режимах деформирования // 1 Всесоюзный съезд технологов-машиностроителей: Тез. докл. М., 1989. С.92-93.

28. Соснин О.В., Горев Б.В., Ратничкин A.A. Закономерности деформирования металлов в режимах, близких к сверхпластичности // Проблемы нелинейной механики деформированного твердого тела: Сб. науч. тр. Свердловск, 1990. С.41-52.

29. Горев Б.В., Соснин О.В. Особенности медленных процессов деформирования материалов применительно к обработке давлением // VII Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике: Аннот. докл. М., 1991. С.112.

30. Соснин О.В., Горев Б.В., Раевская Г.А. Обработка материалов давлением при медленных режимах деформирования // Новые материалы и технология. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных процессах. Новосибирск: ВО^ука". Сиб. издат. Фирма. 1992. С.168-181.

31. Соснин О.В., Горев Б.В., Ратничкин A.A. О механике деформирования материалов в режимах, близких к сверхпластичности // Актуальные проблемы механики деформируемого твердого тела. Алма-Ата: Изд-во АН PK, 1992. С.68-82.

32. B.V.Gorev, A.A.Ratnichkin, O.V.Sosnin. High-Temperature Greep Phenomena and Treir Associated Superplasticity. Proceedings of the Fifth International Conference on Greep of Materials (18-21 May 1992, Lake Buena Vista, Florida, USA), pp.593-602.

33. Соснин O.B., Горев Б.В., Ратничкин A.A. Механика сверхпластичности и ее связь с высокотемпературной ползучестью // Сиб. физ.-техн. журн. 1993. Вып. 4. С. 15-25.

34. Горев Б.В., Клопотов И.Д. К описанию процесса ползучести и длительной прочности по уравнениям с одним скалярным параметром повреждаемости // Прикл. механика и техн. физика 1994. Т.35. N 5. С.92-102.

35. Патент РФ № 1147471. Способ формообразования деталей двойной кривизны и устройство для его осуществления / Соснин О.В., Шубин И.А., Горев Б.В., Раевская Г.А. // Бюл. изобр. 1994. N 11. С.211. Пр-т 20.05.83.

36. Сухорукое И.В., Горев Б.В., Клопотов И.Д., Веричев С.Н. Формообразование подкрепленных панелей двойной кривизны в режиме ползучести // Тр. XVI Межд. конф. по теории пластин и оболочек. Н.Новгород, 1994. Т.З. С. 199-207.

37. Sosnin O.V. and Gorev B.V. Fundamentals of near superplasticity process mechanics // Superplasticity in advanced materials: Proc. 1994 Intern, conf., Moscow, 1994. - Acdermannsdorf: Trans. Tech. Publ., 1994, - P.621-626. - (Mater. Sei. Forum; V.170-172).

38. Горев Б.В., Клопотов И.Д., Захарова Т.Э. Методика описания процесса деформирования материалов вплоть до разрушения в режимах, близких к сверхпластичности //Прикл. механика и техн. физика. 1995. N1. С.149-157.

39. Горев Б.В., Клопотов И.Д. Методика построения кривых деформирования на кручение при больших деформациях // Завод, лаб. 1995. Том 61. N 12. С.50-54.

40. Соснин О.В., Горев Б.В. К вопросу обработки материалов давлением в медленных температурно-скоростных режимах деформирования // Тр.IX конференции по прочности и пластичности. М., 1996. С.170-175.

41. GorevB.V., Klopotov I.D., Lyubashevskaya I.V. On the Determination of the Damage of Materials Having Different Properties of Tensile and Compressible Creeps // Abstr.International Conference "Mathematical Methods in Physics, Mechanics and Mesomechanics of Fracture". Tomsk, 1996. P.86-87.

42. Соснин O.B., Горев Б.В., Любашевская И.В. О сверхпластичности с позиций механики твердого тела // Второй Сиб.конгресс по прикладной и индустр. Математике (ИНПРИМ 96): Тезисы докладов. Изд-во Институт матем. СО РАН. Новосибирск. 1996. С.264-265.

43. Соснин О.В., Горев Б.В., Любашевская И.В. Высокотемпературная ползучесть и сверхпластичность материалов // Прикл. механика и техн. физика. 1997. Т.38. N2. С. 140-145.

44. Патент РФ N2076010.' Устройство для формообразования /Рублевский Л.Л., Соснин О.В., Горев Б.В., Бондаренко М.И. // Открытия. Изобр. 1997. N9. С.136.

45. Sosnin О.V., Gorev B.V., Lyubashevskaya I.V. Deformation of materials in the temperature range of their structural changes // Abstr. V Intern. Conf. "Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies". Tomsk. 1997. P.183-184.

46. Gorev B.V., Klopotov I.D., Lyubashevskaya I.V. Creep and damage behavior of AK4-1T and VT-9 alloy under different stress states // Theoretical and Applied Fracture Mechanics, No 29. Elsevier Science. Amsterdam. 1998. P. 1-10.

47. Горев Б.В., Клопотов И.Д. Описание процесса ползучести и разрушения при изгибе балок и кручении валов уравнениями со скалярным параметром повреждаемости // Прикл. механика и техн. физика. 1999. Т.40. N6. С. 157-162

48. Соснин О.В., Горев Б.В., Любашевская И.В. О некоторых особенностях высокотемпературного деформирования материалов // Прикл. механика и техн. физика. 1999. Т.40. N6. С. 152-156

49. Горев Б.В. К обоснованию метода изгибных характеристик для расчетов на ползучесть изгиба элементов конструкций // Динамика сплошной среды: Сб.научн.тр. Новосибирск: ИГ СО РАН. 2001. Вып. 119. С.36-42

50. Соснин О.В., Горев Б.В., Любашевская И.В. Ползучесть в обработке металлов давлением // Математическое моделирование систем и процессов: Межвуз. сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т.Пермь. 2001. №9. С.169-176.

51. Горев.Б.В., Захарова Т.Э., Клопотов И.Д. К описанию процесса ползучести и разрушения материалов с немонотонным изменением деформационно-прочностных свойств // Физическая мезомеханика. 2002. Т.5. №2. С. 17-22

52. Банщикова И.А., Горев Б.В., Сухоруков И.В. Двумерные задачи формообразования стержней в условиях ползучести // Прикл. механика и техн.физика. 2002. Т.43. №3. С.129-139.

53. Gorev B.V. On fracture under creep and super plasticity conditions//Abstr.VII Intern. Conf. "Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies". Tomsk. 2003. P. 184-185.

Рис.1

700 Я0О wo (ООО lino

Рис.2

7*-1000 °С, (7=14 МПз 990? * /13 980? * 12 ВТ-9

• ♦ Г . 950? . ; 15 • 900? * 26 •

/ • •

• / • Л • г L • • / . * , • • • 9 m • * О О о о 750? 130 700? 200 * • •*

•л • • • Í . • • • в ft.1 о. •• •• : ; S : : 4 » • #

0.9

О 1 2 1,ч

Рис.5 31

Соискател

Подписано к печати 23.09.2003. Заказ № 87. Формат 60x84/16. Объем 2 уч.издл. Тираж 100 экз. Отпечатано в Институте гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН. 630090, г.Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 15

í

I

P1 58 22

0,'оо5 -A

I t

i

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Кинетические уравнения ползучести и сверхпластичности.

1.2. Проблемы и перспективы ОМД крупногабаритных деталей.

1.3. Технология и оборудование для формообразования деталей в медленных режимах деформирования.

1.4. Анализ подходов к расчету процессов формообразования крупногабаритных деталей в медленных режимах деформирования.

1.5. Задачи и методы исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И

ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ.

2.1. Оборудование для испытаний элементов конструкций с заданием кинематики процесса деформирования.

2.1.1. Нестандартное лабораторное оборудование для реализации постоянства скоростей деформации при кручении и скоростей изменения кривизны при изгибе.

2.1.2. Многопуансонное оборудование для задания кинематики процесса деформирования элементов конструкций.

2.2. Постановка и методика проведения испытаний.

2.3. Обработка экспериментальных данных с неоднородным напряженным состоянием по методу характеристических параметров.

2.3.1. Суть метода характеристических параметров. Обоснование существования характеристической точки.

2.3.2. Методика построения кривых деформирования на кручение при конечных деформациях.

2.4. Метод интегральных характеристик на изгиб.

2.5. Методика проведения экспериментов по определению аномалий деформационно-прочностных свойств материалов.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ МЕДЛЕННЫХ РЕЖИМОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА.

3.1. Характеристика медленных процессов деформирования, их преимущества и недостатки.

3.1.1. Классификация медленных процессов деформирования.

3.1.2. Высокотемпературная ползучесть и ее связь со сверхпластичностью.

3.1.3. Особенности медленных процессов деформирования, их преимущества и недостатки.

3.2. Энергетический вариант теории ползучести.

3.2.1. Основные гипотезы ЭВТП.

3.2.2. Экспериментальная проверка определяющих уравнений при плоском напряженном состоянии.

3.3. Вариант кинетических уравнений ползучести и повреждаемости со скалярным параметром повреждаемости.

3.3.1. Определяющие уравнения и экспериментальная проверка гипотезы «единой кривой» повреждаемости при постоянной температуре.

3.3.2. Методика определения параметров определяющих уравнений. Сравнение расчетных и экспериментальных результатов.

3.3.3. Описание процесса деформирования сплавов в диапазоне температур.

3.3.3.1. Основные соотношения.

3.3.3.2. Определение параметров уравнений ползучести и повреждаемости.

3.4. Особенности процессов деформирования конструкционных

Ф сплавов в области высоких температур ТХЭ^Тп,,.

3.4.1. Режим, близкий к сверхпластичности. Режимы сверхпластичности.

3.4.2. Особенности деформационно-прочностного поведения сплавов в областях их структурно-фазовых превращений.

3.5. Расчетно-экспериментальное обоснование возможности использования предложенных кинетических уравнений для описания процесса деформирования при неоднородном

• напряженном состоянии.

3.5.1. Апробация уравнений энергетического варианта при неоднородном напряженном состоянии.

3.5.1.1. Расчет чистого изгиба балок.

3.5.1.2. Расчет чистого кручения и кручения с растяжением круглых валов.

3.5.2. Расчет изгиба балок и кручения валов по уравнениям со скалярным параметром поврежденности.

3.5.2.1. Изгиб балок под действием постоянного момента.

3.5.2.2. Кручение сплошных валов с постоянной скоростью угла закручивания.

3.5.3. Расчет элементов конструкций в режимах близких к сверхпластичности.

3.5.3.1. Релаксационные задачи изгиба балок и чистого кручения квадратных пластин.

• 3.5.3.2. Кручение круглых и прямоугольных стержней в режиме СП-течения.

3.6. Выводы.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

1. Рекомендации по использованию техпроцессов формообразования в медленных режимах деформирования.

4.1.1. Формообразование в режимах сверхпластичности и близких к сверхпластичности.

4.1.1.1. Основные технологические параметры процесса формообразования деталей из конструкционной стали ВЛ-1Д в состоянии сверхпластичности.

4.1.1.2. Технология формообразования деталей из алюминиево-магниевых сплавов.

4.1.2 Рекомендации по технологическому процессу формообразования деталей из титановых сплавов в режимах ползучести.

4.1.3. Формообразование в режимах вязкопластичности.

4.1.4. Упругопластическое формоизменение в медленных режимах деформирования.

2. Опытная оснастка и оборудование для отработки технологии формообразования.

4.2.1. Лекальная оснастка.

4.2.2. Многопуансонная установка штокового типа.

4.2.3. Цельная оснастка из термобетона. Рекомендации по техпроцессу формообразования из тонколистового проката крупногабаритных высокоточных зеркал антенн.

3. Расчет процесса формообразования крупногабаритных деталей в медленных режимах деформирования с учетом упругого восстановления.

4.3.1. Постановка обратных задач.

4.3.2. Приближенная методика расчета упреждающей геометрии оснастки для формообразования крупногабаритных деталей при изгибе.

4.3.2.1 Расчет процесса изгиба, релаксация и упругого восстановления профилей по методу характеристических параметров.

4.3.2.2 Режимы вязкопластичности. Неустановившаяся ползучесть.

4.3.3. Расчет упреждающей геометрии оснастки для формообразования монолитных подкрепленных панелей одинарной кривизны.

4.3.3.1 Расчет упреждающей формы оснастки для формообразования панелей с цилиндрической и конической поверхностями теоретического контура.

4.3.3.2 Сравнение с результатами экспериментов на серийных панелях.

4.4. Опытно-промышленное освоение технологии формообразования крупногабаритных деталей.

4.4.1. Создание специализированных опытно-промышленных участков.

4.4.2. Эффективность техпроцесса.

В производстве современных изделий машиностроительного профиля с целью сохранения эксплуатационного ресурса на стадии изготовления наметились тенденции использования крупногабаритных цельнометаллических деталей, отформованных в режимах ползучести и сверхпластичности, типа монолитных подкрепленных панелей, длинномерных профилей, тонколистовых деталей оболочечного типа. Металлические материалы в машиностроении, на наш взгляд, будут играть определяющую роль еще длительный период времени. В дальнейшем для краткости изложения будем опускать слово "металлические".

Применяемые в промышленности металлы условно можно подразделить на две группы. В первую входят легко деформируемые сплавы, из которых можно получать заготовки и детали методами обычной штамповки, прессованием и т.д. Ко второй группе относятся материалы, обладающие высокими прочностными свойствами, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, длительной работоспособностью и другими свойствами, повышающими эксплуатационный ресурс изделий и снижающими их вес. Это специальные стали и современные сплавы на основе титана и алюминия, в том числе и алюмолитиевые. Они с трудом поддаются обработке давлением. Появился даже своеобразный термин "материал не технологичен", понимаемый в том смысле, что традиционными методами, используемыми в обработке материалов давлением (ОМД), из такого материала трудно что-либо изготовить: деталь уже на стадии изготовления исчерпывает весь эксплуатационный ресурс.

Замечено, что при импульсной обработке давлением, когда длительность процесса порядка тысячных долей секунды, потери эксплутационного ресурса на стадии изготовления минимальны. Этим объясняется большой интерес к взрывным методам обработки. За последние годы технологические процессы, основанные на импульсных методах, получили достаточно широкое распространение, и область их использования неуклонно растет, в основном, применительно к деталям небольших габаритов.

С увеличением длительности силового воздействия на материал в интервале длительностей порядка секунд (обычная штамповка, прессование, протяжка и т.п.) обобщенный комплекс физико-механических свойств материала, характеризующий эксплуатационный ресурс материала, падает и в ряде случаев может быть настолько низок, что для некоторых материалов эти операции становятся невозможными [134].

При дальнейшем увеличении длительности силового воздействия и температуры, с переходом в интервалы длительностей порядка минут и часов, кривая зависимости обобщенного физико-механического комплекса свойств от длительности воздействий снова начинает подниматься вверх и для некоторых материалов, с определенными температурно-скоростными условиями, можно попасть в так называемый режим сверхпластичности. ОМД в режиме сверхпластичности для многих металлов позволяет получить достаточно высокий комплекс физико-механических свойств материала, что полностью компенсирует дополнительные энергозатраты и увеличение длительности технологического процесса, делая его экономически целесообразным.

Аналогичная качественная картина - зависимость показателя деформируемости (относительная степень деформации) от скорости деформации и температуры - с металлофизических позиций применительно к явлению сверхпластичности описана в работе [68].

Как известно, состояние сверхпластичности (СП) проявляется только в определенном диапазоне температуры, при малой скорости деформации порядка 10"3с1 и меньше и при определенных требованиях к структуре материала. К сожалению, не всегда возможно, а иногда и нецелесообразно, выполнять все условия, связанные с реализацией процесса деформирования в условиях СП. Один же из определяющих факторов этого процесса - медленное деформирование при повышенной температуре - обычно реализуется на практике без особых трудностей. В строгом понимании выше названного термина в этом случае будет деформирование не в режиме сверхпластичности, а в режиме ползучести, так как в общем вкладе необратимых деформаций подавляющую роль (а иногда и полностью) играют деформации ползучести, накопившиеся в материале за счет температурно-силового воздействия за длительный интервал времени. В этом смысле ОМД при медленных температурно-силовых воздействиях, когда основную роль играет продолжительность процесса (реальное физическое время), будем называть эквивалентным термином: ОМД в режиме ползучести.

Целью настоящей работы является изучение особенностей медленных режимов высокотемпературного деформирования современных конструкционных материалов с приложением к технологическим задачам по ОМД. Достижение этой цели предусматривает выполнение соответствующего комплекса исследований:

• экспериментальное изучение особенностей высокотемпературного поведения современных конструкционных сплавов при медленных режимах деформирования, обоснование возможности использования соответствующих кинетических уравнений для их описания и разработка методик определения входящих в них функций и коэффициентов;

• экспериментальное обоснование преимуществ медленных режимов деформирования применительно к ОМД, разработка методик проведения и обработки испытаний элементов конструкций с заданием кинематики процесса формообразования, а также разработка приближенных методов расчета процессов формообразования и упругого восстановления деталей;

• обоснование эффективности технологии ОМД в медленных режимах деформирования практической реализацией на ряде авиационных заводов с выдачей рекомендаций определения основных технологических параметров и основ конструирования соответствующего оборудования применительно к формообразованию крупногабаритных деталей.

В связи с вышеизложенным, диссертация состоит из трех основных частей.

В первой части диссертации (главы 1-2) приводится краткий обзор по кинетическим уравнениям высокотемпературной ползучести и сверхпластичности. Установлена взаимосвязь сверхпластичности и высокотемпературной ползучести. Анализируются проблемы формообразования крупногабаритных деталей в основном применительно к авиа- и судостроению, кратко дается анализ существующих технологий и методов расчета НДС при формообразовании за счет деформаций ползучести, а также имеющегося оборудования для формообразования тонкостенных подкрепленных деталей с фасонными поверхностями. На основе проведенного анализа ставятся задачи исследований. Приводятся описания . используемого нестандартного лабораторного оборудования в основном для задания кинематики медленных процессов деформирования, методик проведения испытаний и обработки экспериментальных данных.

Во второй части диссертации (глава 3) с феноменологических позиций механики деформируемого твердого тела (МДТТ) дается классификация медленных режимов деформирования и их преимущества по сравнению с быстрыми, начиная от комнатной температуры и выше - включая температуры проявления СП-течения. Конкретизируются имеющиеся и предлагаются новые определяющие уравнения с учетом поврежденности материала для описания рассматриваемых в работе медленных режимов деформирования. Возможность использования кинетических уравнений ползучести и повреждаемости иллюстрируется примерами расчета и сравнения с экспериментом на ряде простейших элементов конструкций.

В третьей части диссертации (глава 4, приложение) рекомендуются температурно-скоростные режимы деформирования применительно к формообразованию ряда современных конструкционных сплавов на основе титана, стали и алюминия и даются соответствующие рекомендации по технологии и конструированию нового технологического оборудования для формообразования крупногабаритных деталей одинарной и двойной кривизны. Приводятся примеры расчета процесса формообразования профилей и элементов оребренных пластин, для некоторых типовых элементов дается сравнение с экспериментом. Предлагается методика и расчетно-экспериментальное обоснование ее достоверности для приближенного расчета процесса формообразования натурных крупногабаритных панелей одинарной кривизны с учетом упругого восстановления. При расчете деталей двойной кривизны использовался метод конечных элементов (МКЭ). Для этих целей адаптирован пакет прикладных программ "Параметр 6Р", разработанный в Сибирском государственном индустриальном университете [261].

Эффективность новой технологии подтверждается опытно-промышленным освоением и созданием специализированных участков, актами внедрения на ряде заводов авиационной промышленности. Учитывая также заинтересованность в технологии формообразования в медленных режимах деформирования в условиях ползучести и сверхпластичности предприятий других министерств и ведомств, на наш взгляд, это направление перспективно как с точки зрения общетеоретического развития, так и с точки зрения технического приложения.

Все нижеизложенные результаты базировались на испытаниях, проведенных в лаборатории статической прочности института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. Основная часть работы выполнялась в соответствии с планами НИР Института "Разработка технологических процессов ОМД в режиме ползучести" (№ ГР 81103684), "Разработка теоретических основ ОМД в режиме ползучести и сверхпластичности" (№ ГР 01910001974), «Высокотемпературное термовязкопластическое деформирование конструкционных материалов и элементов конструкций» (№ ГР 01990002777) и другими, а также в рамках программы СО АН СССР "Механика , научные основы машиностроения и надежность машин" и программы АН СССР "Машина-человек-среда", в соответствии с приказом-распоряжением министерства авиационной промышленности и СО АН СССР от 31.08.1978г. №196/1500-717, проектов РФФИ (93-01-16506, 96-01-01671, 99-01-00526, 00-0196203, 02-01-00738), грантов Совета поддержки Ведущих научных школ (96-1596293, 00-15-96180, 319.2003.1) и ряда специальных программ.

Автор выражает глубокую признательность научному консультанту -заслуженному деятелю науки РФ, профессору О.В. Соснину за постоянное внимание к работе, благодарит сотрудников лаборатории И.В. Любашевскую, И.В. Сухорукова, И.А. Банщикову, И.Ж. Масанова, М.В. Волгину, Л.П. Пономареву, Г.Я. Софиенко, С.А. Колотвина, оказавших существенную помощь в проведении и обработке экспериментов.

5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведен широкий комплекс экспериментальных исследований по изучению особенностей медленного деформирования представителей современных конструкционных сплавов на основе титана, железа и алюминия со скоростями

X 1 деформаций порядка ¿<10 с' и меньше при нормальных и умеренных температурах, а также при температурах, близких к температуре сверхпластичности (Т>0,5Тпл), включая и области структурно-фазовых изменений.

Отмечены преимущества и недостатки медленных режимов деформирования применительно к ОМД. Показано, что с уменьшением скорости деформации «ресурс пластичности», т.е. величина деформации в момент разрушения, как правило, возрастает, что приводит к существенному сохранению эксплуатационного ресурса на стадии изготовления деталей.

Релаксационные процессы, протекающие при медленных режимах деформирования, приводят к снижению усилий формообразования, значительному уменьшению «распружинивания» деталей, существенному ослаблению влияния начальных и граничных условий на получение конечной геометрической формы детали.

2. Установлена взаимосвязь между высокотемпературной ползучестью и сверхпластичностью металлических материалов. Процессы деформирования в режимах сверхпластичности и близких к ним по своим закономерностям аналогичны высокотемпературной ползучести. Показано, что при Т>0.5Тпл и

1 1 скоростях деформаций материала порядка 8 <10 с" и меньше для большинства типичных конструкционных сплавов «мгновенная» пластическая составляющая деформации отсутствует, напряжения в материале не превосходят предела упругости, необратимое деформирование осуществляется только за счет деформации ползучести, что существенно при решении технологических задач ОМД: нет необходимости при счете контролировать идет ли активный процесс -нагружение или происходит разгрузка.

С позиций МДТТ показано, что в режимах сверхпластичности процесс деформирования происходит по законам термовязкоупругого течения без каких-либо эффектов упрочнения-разупрочнения. Отсутствует не только первая упрочняющаяся стадия ползучести, но и, практически, третья разупрочняющаяся стадия. Процесс ползучести подчиняется «установившемуся течению» вплоть до разрушения с минимальной скоростью накопления повреждений, при этом реализуются наибольшие степени деформаций в моменты разрушения.

3. Модернизировано имеющееся и создано новое лабораторное оборудование для задания кинематики процесса деформирования, отработана методика проведения испытаний.

Разработана экспериментальная методика, позволяющая выявить у конструкционных сплавов наличие или отсутствие аномалий деформационно-прочностных свойств материала типа сверхпластичности и ее противоположности - «провала» пластичности.

4. Для одинаково сопротивляющихся растяжению и сжатию в условиях ползучести материалов с использованием понятия «характеристического напряжения» экспериментально, численно и аналитически установлено практическое соответствие опытных данных с однородным НДС экспериментальным данным с неоднородным НДС при изгибе осесимметрических балок и кручении валов, что позволило разработать методику получения термомеханических диаграмм на растяжение (сжатие), а также на кручение (сдвиг) по результатам испытаний сплошных (трубчатых) круглых образцов, в том числе и для больших деформаций.

5. Сформулированы и экспериментально проверены основные гипотезы энергетического варианта теории ползучести при сложном напряженном состоянии для материалов с одинаковыми свойствами на растяжение и сжатие. За меру процесса деформирования принимается величина удельной мощности рассеяния, за меру поврежденности материала - величина работы рассеяния.

Показана возможность распространения уравнений ЭВТП для описания процесса деформирования как при стационарных температурах, так и в диапазоне температур для более сложных сред, у которых нарушается выполнимость энергетического принципа поврежденности. К определяющим соотношениям

ЭВТП добавляется уравнение повреждаемости со скалярным параметром поврежденности, равным в случае одноосного нагружения нормированной удельной работе рассеяния (деформации) ю = А/А*=е/е*.

6. Экспериментально обоснована возможность описания медленных температурно-скоростных режимов деформирования с учетом поврежденности материала кинетическими уравнениями ползучести типа течения:

• для умеренных и повышенных температур - уравнениями ЭВТП и предложенными определяющими уравнениями со скалярным параметром повреждаемости и с одинаковыми функциями повреждаемости;

• при температуре сверхпластичности - уравнениями вязкого течения без каких-либо параметров упрочнения-разупрочнения.

7. Показана непротиворечивость использования предложенных кинетических уравнений для описания медленных режимов деформирования как при однородном, так и при неоднородном НДС типовых элементов конструкций. Дана единая методика определения коэффициентов функциональных зависимостей.

8. Реализована приближенная методика расчета процесса формообразования подкрепленных панелей одинарной кривизны с использованием разработанного метода «характеристических параметров». Результаты сопоставлены с данными численно -аналитических расчетов и данными лабораторных испытаний.

9. Спроектированы и изготовлены макетируемые узлы многопуансонного модуля технологического оборудования с изменяемой в процессе формообразования геометрией оснастки и с программным управлением перемещения заготовки. Две системы соосно установленных пуансонов с индивидуальным заданием перемещения каждого позволяют осуществлять деформирование деталей двойной кривизны за один переход с контролем геометрической формы заготовки во все время деформирования от исходной до конечной. Отработка в лабораторных условиях технологии формообразования отдельных элементов панелей, стрингеров и т.п. в режимах ползучести и сверхпластичности составила основу для конструирования опытных установок по формообразованию крупногабаритных тонкостенных деталей.

10. Перспективность технологии ОМД в медленных режимах деформирования показана практической реализацией процесса формообразования на серийных образцах подкрепленных панелей в условиях опытно-промышленного производства на трех авиационных заводах с соответствующими экономическими и социальными эффектами.

Качество панелей, отформованных по новой технологии, подтверждается эксплуатацией на двух типах самолетов.

4.5 Заключение

Определены основные параметры технологических процессов при медленных режимах деформирования применительно к формообразованию крупногабаритных деталей для ряда широко применяемых в авиа- и судостроении материалов на основе титана, железа и алюминия.

Совместно с отраслевыми технологическими институтами трех министерств разработано и апробировано несколько вариантов технологических оснасток, в том числе и с изменяемой во время процесса формообразования геометрией оснастки. Технологические процессы с использованием лекальных оснасток отработаны на серийных деталях и внедрены в производство. Результаты защищены авторскими свидетельствами, патентами РФ, актами внедрения.

Разработана приближенная методика расчета процесса формообразования и упругого восстановления крупногабаритных деталей типа профилей, пластин, подкрепленных панелей при изгибе с поверхностью контура, близкой к развертывающейся. Результаты вошли в руководящие технические материалы и технологические рекомендации, изданные, в авиационной отрасли совместно с НовосибНИАТ.

1. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука. 1966.752с.

2. Качанов JI.M. Теория ползучести // М.: Физматгиз.1960. 455с.

3. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести, М.: «Машиностроение». 1968. 400с.

4. Писаренко Г.С., Руденко В.Н., Третьяченко Г.Н., Трощенко В.Т. Прочность материалов при высоких температурах. Киев, «Наук. Думка», 1966, 795с.

5. Johnson А.Е. Complex-stress creep of metals. Metallurgical Revs., 1960,5, № 20,1. P. 447-506.j

6. Odqvist F.K.G. Mathematical theory of creep and creep rupture. 2 ed. Oxford. Clarendom Press, 1974. 172 p.

7. Garofalo F. Fundamentals of creep and creep rupture in metals. New York. Macmillan Co, 1965. 258 c.

8. Шестериков C.A., Локощенко A. M. Ползучесть и длительная прочность металлов. // Итоги науки и техники. Сер. Механика деформируемогот твердого тела М:. ВИНИТИ. 1980. Т. 13. С. 3 104

9. Marriot D. 1., Leckie F.A. Some observations on the Deflection of Structures During Greer //Proceedings of Institution of Mechanical Engineers. V.178. Part 3L. 1964. P. 115-125.

10. Хейхерст (Hayhurst D.R.), Перераспределение напряжений и разрушение при ползучести равномерно растягиваемых тонких пластин с круглым отверстием // Прикл. механика. Пер. с англ. 1973. N 1. С. 253-260.

11. Розенблюм В.И., Виноградов Н.Н. К расчету ползучести при низких уровнях напряжений //Пробл.прочности. 1973. N 12. С. 38-39.

12. Hayhurst D.R., Leckie F.A. The effect of creep constitutive and damage relationships iron the rupture time of a solid circular torsion bar //J. of the mech. and physics of solids, 1973, V. 21. N 6. P. 431-446.

13. Хейхерст (Hayhurst D.R.). Определение времени до разрушения для вращающихся дисков в условиях ползучести с использованием уравненийповреждаемости при двухосном напряженном состоянии // Прикл. механика. Ф Пер. с англ. 1973. N 4. С. 88-95.

14. Никитенко А.Ф., Заев В.А. К расчету элементов конструкций с учетом повреждаемости материала в процессе ползучести // Пробл.прочности. 1979. N 4. С. 20-25.

15. Ионсон А. Расчетные номограммы базисных напряжений для балочных конструкций // Труды американского общества инж.-мех. Серия Д. Теоретические основы инженерных расчетов. 1974. Т. 96 N3. С. 90-98

16. Шестериков С.А. Длительная прочность и ползучесть материалов // Тр. ЦКТИ. 1986. N 230. С. 47-55

17. Локощенко A.M. Исследование длительной прочности при сложном напряженном состоянии с помощью кинетического подхода. // Тр. ЦКТИ. 1986. N230. С. 106-109.

18. Chang Т.С., Popelar С. Н., Staab G.B. A damage model for creep crack growth И Int. J. Fract., 1986, T 32. № 3. P. 157-158.

19. Астафьев В.И., Пастухов В.А. Моделирование роста трещин в условиях ползучести. Сообщ. 1. Постановка задачи // Пробл.прочности. 1991. .№ 5. С. 8-11

20. Astafiev V.I., Pastukhov V.A. Modeling of creep crack growth under constant and cyclic loading //Fract. Mech.: Successes and Probl.: 8 Int. Conf. Fract., Kiev 8-14 June, 1993: Collect. Abstr. Pt 1 / Lviv, 1993.43 P.

21. Pineau A. Global and local approaches of creep crack initiation and growth //

22. Mech. Behav. Mater. 5 : Proc. 5th Int. Conf., Beijing,3-6 June, 1987. Vol.1 /

23. Oxford е. a., 1998. P. 75-86.v

24. Saanouni K., Chaboche J.L., Bathias C. On the creep crack growth prediction by a local approach // Mech. Damage and Fatigue. Int. Union Theor. and Appl. Mech. (IUTAM) Symp.,Haifa and Tel Aviv, 1-4July, 1985/New York e.a., 1986. P. 677691.

25. Баумштейн M.B. Прогнозирование доктрического роста трещин ползучести в металле теплоэнергетического оборудования // Ползучесть и длительнаяпрочность конструкций / Куйбышев, 1986. С. 77-84

26. Regener Doris, Lober Ekkehard, Jakab Istvan., Kriechschadigung und Kriechri'SS. 'Wachstum in niedriglegierten warmfesten Stählern // Wiss. Z. Techn. Univ. Otto von Guericke, Magdburg. 1990. Vol.34. N 7. P. 33-39.

27. Danzer Robert. Kriech-Ermudungswechselwirkung in metallischen Werkstoffen // Osterr. Ing. und Archit. Z. 1992. Vol. 137. N 6. P. 259-260.

28. Dusza Edward, Kolczuga Marek. Ductile creep rupture in the context of continuum damage mechanics // Res. Mech. 1987. Vol. 20. N 3. C. 279 286.

29. Золочевский A.A., Циклическая прочность и ползучесть толстостенных конструкций при малоцикловом нагружении высоким давлением, определяющие уравнения // Динам, и прочн. машин. Харьков. 1988. N 48. С. 15-19.

30. Chan K.S. The constitutive representation of high-temperature creep damage // Int. J. Plast. Vol. 4. N 4. P. 355-370.

31. Delobelle P., Trivaudey F., Oytana C. High temperature creep damage under biaxial loading: INCO 718 and 316 (17-12 SPH) steels // Struct. Mech. React. Technol. / Rotterdam; Boston, 1987. P. 253-260.

32. Dyson B.F., Leckie F.A. Damage equations for physically-based creep life //Adv.Fract. Res.: Proc. 7th Int. Conf. Fract (ICF7), Houston, Tex., 20-24 March, 1989. Vol. 3 / Oxford, 1989. P. 2169-2176.

33. Pineau A. Elevated temperature life prediction methods//Adv. Fatigue. Sei. and Technol.: Proc. NATO Adv. Study Inst., Alvor, Apr. 4-15, 1988 / Dordrecht ets., 1989. P. 313-338.

34. Trivaudey F., Delobelle P. High temperature creep damage under biaxial loading.Ж

35. Pt II. Model and simulations // Trans. ASME. J. Eng. Mater. And Technol. / 1990. Vol. 112. N4. P. 450-455.

36. Iankov R. Finite element application and implementation for coupled creep damage problems // EUROMECH:lst Eur. Solid. Mech.Conf., München,Sept. 913, 1991:Abstr. S.I., 1991. 109p.

37. Madej J. Decrease of the residual strength during creep // Eng. Trans. 1994. -Vol.42. N3. P. 203-227.

38. Ayari M.L., Sun B.K., Hsu T.R. A continuum damage mechanics model for cyclic creep fracture // Eng. Fract. Mech. 1994. Vol. 47. N 2. P. 215-222.

39. Локощенко A.M., Шестериков C.A. Моделирование влияния окружающей среды на ползучесть и длительную прочность // Изв. РАН. Мех. Тверд. Тела / 1998. N6. С. 122-131.

40. Betten J., Sklepus S., Zolochevsky A. A creep damage model for initially isotopic materials with different properties in tension and compression // Eng. Fract. Mech. /1998. Vol. 59. N5. P. 623-641.

41. Voyiadjis George Z., Zolochevsky A. Termodynamic modeling of creep damage in material wit different properties in tension and compression // Int. J. Solids and Struct. 2000. Vol 37. N 24. P. 3281-3303.

42. Золочевская Л.А., Склепус A.H. Энергетический вариант теории ползучести материалов, разносопротивляющихся растяжению и сжатию //Пробл. прочн. 2001. N2. С. 108-115.

43. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть // М. Наука, 1970, 222с.

44. Ильюшин А.А. К вопросу о вязкопластическом течении материала // Тр. конфер. по пластическому деформированию. М: Изд-во АН СССР, 1938. С. 5-18

45. Ишлинский А.Ю. Прокатка и волочение при больших скоростях деформирования // ПТМФ. 1943. Т. VII. Вып. 3. С. 226-230.

46. Генки Г. О медленных стационарных течениях в пластических телах с приложениями к прокатке, штамповке и волочению // Теория пластичности. М.: Гос. изд-во иностр. лит-ры, 1948. С. 136-156.

47. Поздеев А.А., Тарновский В.И. О перспективах применения теории ползучести и наследственности к расчету процессов обработки материалов давлением // Изв. вузов. Черная металлургия. 1965. №11. С. 62-68.

48. Поздеев А.А., Тарновский В.И., Еремеев В.И., Баакашвили B.C. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением. М:, Металлургия,46