|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
К построению диаграмм роста усталостных трещин при нагружениях с асимметрией циклакурсовая работа (Специалист)
- Научные руководители: Завойчинская Э.Б., Овчинникова Н.В.
- Автор: Коневских Павел Сергеевич
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Кафедра теории упругости
- Год защиты: 2022
- Курс: 3
- Аннотация: Элементы различных инженерных систем, работающие при переменных нагрузках, могут иметь технологические дефекты различных масштабно-структурных уровней. Их наличие может привести к возникновению усталостной хрупкой макротрещины и макроразрушению элемента до окончания проектного срока службы конструкции. При достижении хрупкой трещиной критических размеров имеет место ее высокоскоростной рост (до 1000 м/с), и происходит хрупкое макроразрушение практически при упругом макродеформировании. Этой стадии роста трещины предшествует стадия достаточного устойчивого роста трещины по медленному вязкому механизму вследствии возникновении в вершине трещины неупругого деформирования. Отсюда исследования эволюции усталостных трещин являются актуальными. Существует большая экспериментально-теоретическая база исследований развития усталостных трещин при одноосном циклическом нагружении. Известных результатов исследований при двухосных циклических нагружениях меньше. Двухосные переменные нагружения возникают в элементах многих конструкций. При этом напряжения, действующие в направлении, параллельном плоскости трещины, оказывают влияние на скорость ее распространения. Научная работа Коневских П.С. в дальнейшем будет посвящена задаче численно-аналитического исследования развития усталостной поверхностной трещины при двухосном нагружении. Предполагается построить кинетические диаграммы скорости роста трещины. Дать метод оценки ресурса элементов конструкций с поверхностной (несквозной) трещиной при двухосных переменных нагружениях. Полученные результаты сравнить с известными результатами экспериментальных исследований. В данной работе студент провел анализ известных кинетических соотношений при одноосных нагружениях с различными асимметриями цикла. По найденным из литературы механическим характеристикам проанализированы соотношения для роста трещин в титановом сплаве ВТ6 и стали 09Г2С. При симметричных нагружениях формула Пэриса удовлетворительно описывает скорость роста трещин. На основе энергетического подхода студентом получена формула для скорости роста трещины при пульсирующем цикле нагружения. Проведен анализ полученной формулы при различных уровнях максимального напряжения цикла. Например, для титанового сплава трещина длиной 1мм при максимальном значении напряжения 250 МПа пульсирующего цикла (коэффициент интенсивности напряжений 15 МПа(м)1/2) за 107 циклов получит приращение 1.5мм. Анализ показал, что полученная формула определяет минимальные значения скорости роста при циклических растяжениях при сравнении со значениями, полученными по известным соотношениям. По предложенной формуле удовлетворительно описывается скорость роста трещин при коэффициентах асимметрии цикла, лежащих в диапазонах от 0.1 до 0.3, в титановых сплавах, для стали получено неудовлетворительное соответствие. При циклических сжатиях (рассмотрены случаи с коэффициентами асимметрии -1.5 и -3) предложенная формула предсказывает большие скорости роста трещин по сравнению с известными соотношениями. Представлены тестовые результаты моделирования в программном комплексе ANSYS упругого напряженно-деформированного состояния для пластины различной геометрии с центральной трещиной, определены коэффициенты интенсивности напряжений по линейной механике разрушения в условиях плоского напряженного состояния и в условиях плоской деформации. Планируется провести численные эксперименты при одноосных нагружениях с различной асимметрией цикла и анализ рассматриваемых формул для скорости роста трещины.
- Добавил в систему: Завойчинская Элеонора Борисовна