Розробка методу розрахунку повзучості та довготривалої міцності циклічно навантажених елементів машинобудівних конструкцій

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ ТА РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

У дисертаційній роботі надано розроблений автором новий метод розрахунку на повзучість з урахуванням пошкодженості та результати досліджень з деформування й довготривалої міцності циклічно навантажених елементів машинобудівних конструкцій.

За сукупністю, теоретичним та практичним значенням виконаних досліджень можна вважати, що у роботі здійснена нова науково обгрунтована розробка у динаміці та міцності машин, яка забезпечує розв'язання значної прикладної проблеми розрахунку на повзучість та довготривалу міцність циклічно навантажених елементів машинобудівних конструкцій. На сучасному теоретичному рівні з використанням останніх надбань нелінійної механіки та теорії повзучості, континуальної механіки пошкодженості та чисельних методів у дисертаційній роботі розв'язано важливі питання визначення параметрів довготривалої міцності та часу до ініціювання макроруйнування в тонкостінних плоских та оболонкових елементах конструкцій, які функціонують в умовах незворотної високотемпературної повзучості при дії статичних та циклічних навантажень, що швидко змінюються за часом.

Наукове значення розв'язаної проблеми полягає у:

розробці та обгрунтуванні рівнянь стану циклічної повзучості з урахуванням пошкодженості внаслідок дії механізмів повзучості та втоми, придатних до застосування у розрахунках при складному напруженому стані, що реалізується у машинобудівних конструкціях;

створенні ефективного методу чисельного аналізу циклічної повзучості при складному напруженому стані;

чисельно та експериментально встановлених закономірностях циклічної повзучості та руйнування конструктивних елементів машин.

Практичне значення роботи полягає у тому, що у ній реалізовано пакет прикладних програм для сучасних ПЕОМ, який дозволяє на єдиній методологічній основі проводити на етапі проектування розрахунки циклічної повзучості з урахуванням пошкодженості деталей та елементів машин насамперед у енергетичній, авіаційній, атомній та хімічній промисловості України. Проведення таких розрахунків надасть змогу одержати науково-обгрунтовані висновки з довготривалої міцності та оцінки ресурсу вже існуючих об'єктів та при проектуванні нових зразків.

Найбільш важливі наукові та практичні результати роботи полягають у наступному:

1. За наданою у роботі оцінкою стану проблеми зроблено висновок, що до теперішнього часу існували лише спрощені методики, що були неспроможні визначити параметри складного напружено-деформованого стану та час до ініціювання макроруйнування елементів машинобудівних конструкцій, які мають експлуатуватися в умовах високотемпературної повзучості та циклічного навантаження, що швидко змінюється за часом. Спрощені методики при застосуванні до оцінки багатоциклової високотемпературної довготривалої міцності елементів конструкцій нехтували ефектами, властивими повзучості при складному напруженому стані, деформаціями повзучості, розподілом динамічних напружень й іншими важливими факторами, що призводило до невірних оцінок ресурсу. Потреби сучасної практики проектування вимагають створення більш достовірних методів розрахунків та сучасних програмних засобів гарантованої розрахункової оцінки циклічної повзучості та довготривалої міцності елементів машин та конструкцій.

2. У дисертаційній роботі для створення нового методу розрахунку на повзучість елементів машинобудівних конструкцій, які експлуатуються при підвищених температурах та сумісній дії статичних та циклічних навантажень з малим періодом, застосовано метод розв'язання початково-крайових задач повзучості тіл за асимптотичними розкладами у двох масштабах часу - «повільному», який відповідає основному руху системи під дією статичних чи повільно змінних навантажень, та «швидкому», який відповідає малим осциляціям внаслідок дії циклічного навантаження. Після застосування процедури усереднення на періоді складових навантаження, що швидко змінюється, одержано дві рекурентні (пов'язані) системи рівнянь, які описують рух розглянутого тіла у «повільному» та «швидкому» часі.

3. Одержані системи рівнянь не є незалежними, вони пов'язані рівняннями стану циклічної повзучості з урахуванням пошкодженості при складному напруженому стані. У роботі запропоновано та термодинамічно й експериментально обгрунтовано варіант таких рівнянь стану, який дає можливість визначення полів деформацій повзучості та пошкодженості для змінного за часом діапазону параметру асиметрії циклу напружень, яким характеризуються різні механізми деформування та руйнування внаслідок статичної чи динамічної або циклічної повзучості, що відбувається при взаємодії пошкоджень внаслідок повзучості та багатоциклової втоми.

4. Для розв'язку одержаних початково-крайових задач циклічної повзучості застосовано метод скінчених елементів у комбінації з кроковими методами інтегрування за часом. Для найбільш поширених у сучасній практиці проектування об'єктів - плоских деталей, пластин та оболонок розроблено алгоритми розв'язку задач повзучості та вимушених коливань, за рахунок яких остаточно розв'язуються проблеми багатоциклової повзучості.

5. Створені скінченоелементні алгоритми реалізовано у вигляді пакету прикладних програм, орієнтованих на IBM - сумісні комп'ютери.

6. Проведено оцінку достовірності отриманих розв'язків. Для цього досліджено їхню збіжність в залежності від дискретизації за координатами та часом, проаналізовано та встановлено виконання умов простого навантаження. У цілому достовірність розв'язків підтверджено узгодженими даними при порівнянні чисельних результатів, отриманих за допомогою створених програмних засобів, з експериментальними, які одержані як особисто, так й іншими авторами. Максимальні похибки для найбільш складних випадків не перевищують 30%, що свідчить про достатній ступінь адекватності запропонованого розрахункового опису процесів циклічної повзучості та пошкодженості.

7. Для експериментального дослідження циклічної повзучості матеріалів та елементів конструкцій спроектовано та виготовлено стенди, що дозволяють проводити випробування плоских деталей при розтягу та пластин і оболонок при згині. За допомогою створеного обладнання проведено дослідження циклічної повзучості зразків з матеріалів Д16АТ та АМГ-6, смуг з гострими надрізами, квадратних та круглих пластин з отворами.

8. За результатами чисельних та експериментальних досліджень встановлено нові закономірності багатоциклової повзучості та руйнування при складному напруженому стані. Встановлено, що при початковій динамічній повзучості в районах концентрації напружень внаслідок їхньої релаксації при повзучості можливо виникнення областей з великими значеннями А>A_кр, у яких відбувається зміна механізмів пошкодженості. На відміну від цього руйнування внаслідок переважної дії втомних пошкоджень може виникати в пластинах та оболонках при згині й при відсутності початкової концентрації напружень - як внаслідок їх суттєвого перерозподілу з значною релаксацією напружень, так й завдяки вимушеним коливанням за формами, вищими за першу. При збільшенні величини параметру асиметрії циклу напружень у пластинах з істотною концентрацією напружень зі зростанням параметру асиметрії навантаження внаслідок суттєвої втомної пошкодженості може змінюватись місце закінчення прихованого руйнування. Прискорення повзучості завдяки додаванню циклічної складової у оболонках при згині має складний характер й визначається характером розподілу складових амплітудних напружень.

Виявлено, що: причиною руйнування лопаток газотурбінних двигунів може виявитись тільки механізм пошкодженості внаслідок повзучості при дуже незначному рівні набутих деформацій; навіть незначна початкова пошкодженість втомного характеру істотно зменшує ресурс елементів, що експлуатуються в умовах повзучості; коливання зовнішнього тиску, наприклад викликані турбулентністю газових потоків, якісно змінюють форму деформованих при повзучості оболонок.

9. Теоретичні та експериментальні результати досліджень отримані за державними науковими темами та програмами. У роботі розв'язано практичні задачі повзучості та довготривалої міцності найбільш поширених елементів машинобудівних конструкцій: лопаток ГТД, труб установок рідинного каталітичного крекінгу, оболонок твелів, панелей літальних апаратів та інших. Результати роботи у вигляді розрахункових даних та рекомендацій використовуються у практиці проектування Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут», НВО «ТУРБОАТОМ» та Інноваційного технологічного центру "Лайн" (м. Харків).

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Breslavsky D., Morachkovsky O. New experiments in dynamic creep// Proc. 15th Symp. on Experimental Mechanics of Solids. - Warsaw: Warsaw Techn. Univ. - 1992. - P.29-31.

Автором спроектовано та виготовлено експериментальне обладнання, що модифікує установку АІМА-5-2 для випробувань на циклічну повзучість, одержано усі експериментальні та чисельні результати.

2.Бреславский Д.В. Аппроксимация кривых динамической ползучести по теории эквивалентных напряжений// Динамика и прочность машин. Респ. межвед. н-т. сборник. - Харьков: ХПИ. - 1993. -№ 54. - C.29-33.

3.Breslavsky D., Konkin V., Morachkovsky O. Dynamic creep of rectangular plates// Proc. 16th Symp. on Experimental Mechanics of Solids. - Warsaw: Warsaw Techn. Univ. - 1994. - P. 35 - 38.

Автором спроектовано експериментальне обладнання для випробувань на циклічну повзучість тонких пластин, одержано усі експериментальні та чисельні результати.

4.Breslavsky D., Morachkovsky O. A new model of nonlinear dynamic creep// IUTAM Symposium on Anisotropy, Inhomogenity and Nonlinearity in Solid Mechanics. - Rotterdam: Kluwer Academic Publishers. - 1995. - P. 161-166.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості тонкостінних елементів конструкцій, алгоритми, які реалізують МСЕ, та усі чисельні та експериментальні результати.

5.Breslavsky D., Morachkovsky O. Cyclic creep constitutive equations with consideration of creep - fatigue interaction// Proc. of 1st International Conference on Mechanics of Time Dependent Materials. - Bethel, USA: SEM. - 1995. - P.61

Авторові належать рівняння стану циклічної повзучості та усі чисельні результати.

6.Breslavsky D., Morachkovsky O.. Dynamic creep modeling with coupled creep and fatigue damage: computational and experimental results for structures// Creep and Coupled Processes. Selected and rev. papers of 5th International Symposium on Creep and Coupled Processes, Bialowieza, 1995. - Bialystok: Bialystok Techn. Univ. Publ. - 1996. - P. 141-146.

Авторові належать рівняння стану циклічної повзучості та усі чисельні результати.

7.Breslavsky D.V., Morachkovsky O.K., Shipulin S.A. Creep and rupture of notсhed plates under fast cyclic load// Proc. 17th Symp. on Experimental Mechanics of Solids. - Warsaw: Warsaw Techn. Univ .- 1996. - P. 118-123.

Авторові належать усі експериментальні та чисельні результати з повзучості та руйнуванні смуг з надрізами, експериментальні дані для плоских зразків одержано спільно з С.О.Шипуліним.

8.Морачковский О.К., Бреславский Д.В., Анищенко Г.О. Математические постановки начально-краевых задач теории динамической ползучести// R-функции в задачах математической физики и прикладной геометрии. Сборник научных трудов, посвященных 70-летию В.Л.Рвачева. - Харьков: ХГПУ. - 1996. - С. 33-37.

Автором отримано формулювання задач динамічної повзучості при складному напруженому стані.

9.Бреславський Д.В., Конкін В.М., Морачковський О.К., Науменко К.В. Сучасні проблеми міцності та повзучості елементів конструкцій// Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові: Праці. - Львів: Штабар. - 1996. - С.7-8.

Авторові належать методи розв'язку задач та висновки з аналізу результатів розв'язку задач циклічної повзучості.

10.Breslavsky D., Morachkovsky O. Dynamic creep continuum damage mechanics: FEM-based design analysis// Computational Plasticity: Fundamentals and Applications. Proc. of the Fifth International Conference on Computational Plasticity held in Barselona, Spain. 17-20 March 1997. - Barselona: IMNE. - 1997. - Part 1. - P.1071-1076.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості тонкостінних елементів конструкцій на основі схеми МСЕ, та усі чисельні та експериментальні результати.

11.Анищенко Г.О., Бреславский Д.В. Ползучесть и повреждаемость в телах при плоском напряженном состоянии// Динамика и прочность машин. Респ. межвед. н-т. сборник. Харьков: ХГПУ. - 1997. - №55. - C.23-32.

Авторові належить метод розрахунку повзучості при плоскому напруженому стані та окремі чисельні результати.

12.Бреславский Д.В. Циклическая ползучесть и повреждаемость элементов конструкций// Информационные технологии: наука, техника, образование, здоровье: Тр. междунар. науч.-техн. конф., Харьков, 12-14 мая 1997г. Ч.1. - Харьков, Мишкольц, Магдебург: ХГПУ, МУ, МТУ. -1997. -C. 58 -61.

13.Бреславский Д.В., Морачковский О.К. Нелинейная ползучесть и разрушение плоских тел при высокочастотном циклическом нагружении// Прикладная механика. - 1998. -Т. 34, №3. - С.97-103.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості при плоскому напруженому стані та усі чисельні результати.

14.Анищенко Г.О., Бреславский Д.В., Морачковский О.К. Влияние циклического нагружения на ползучесть и длительную прочность пластин с отверстиями// Доповіді НАН України. - 1998. - №8. - С. 59-64.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості при плоскому напруженому стані та окремі чисельні результати.

15.Анищенко Г.О., Бреславский Д.В., Морачковский О.К. Ползучесть и длительная прочность елочного замкового соединения ГТД при совместном действии статических и циклических нагрузок// Проблемы прочности. -1998. -№1. -С. 34-40.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості при плоскому напруженому стані та деякі чисельні результати.

16.Altenbach H., Breslavsky D., Morachkovsky O., Naumenko K. Simulation of Cyclic Creep-Damage Behaviour of Thin-Walled Structures Using Asymptotic Expansions// EUROMECH 385 Colloquium "Inelastic Analysis of Structures under Variable Loads: Theory and Engineering Applications" September 8-11, 1998. - Aachen, Germany: RWTH Aachen. - 1998. - Р.87-89.

Авторові належить метод розрахунку циклічної повзучості тонкостінних оболонок обертання та усі чисельні результати.

17.Бирюков О.В., Бреславский Д.В., Морачковский О.К., Шипулин С.А. Пути повышения прочности конструктивных элементов газостатов для подготовки отработанных сборок ТВС к длительному хранению// Вопросы атомной науки и техники. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - Харьков: Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”.- 1998. - Вып. 3(69)-4(70). - С. 94-96.

Авторові належать теоретичні питання щодо математичного формулювання задач та висновки за результатами досліджень.

18.Бреславский Д.В., Бурлаенко В.Н., Дзюбенко М.И., Колпаков С.Н. Циклическая ползучесть и разрушение пластин с вырезом, полученным с помощью лазера// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1998. - Вип.18. - C.95-99.

Авторові належить ідея розрахункового дослідження, усі чисельні та експериментальні результати.

19.Бреславский Д.В., Чупрынин А.А. Ползучесть и повреждаемость в тонких неосесимметрично нагруженных оболочках вращения// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1998. - Вип.23. - C.87-91.

Авторові належить метод розрахунку циклічної повзучості тонкостінних оболонок обертання.

20.Анищенко Г.О., Бреславский Д.В., Бурлаенко В.Н.. Численное исследование разрушения лопаток ГТД при высокотемпературном циклическом нагружении// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1998. - Вип.27. - C.166-170.

Авторові належить ідея досліджень, метод розрахунку та усі чисельні результати.

21.Бреславский Д.В. Кинетические уравнения повреждаемости циклически нагруженных тел// Динамика и прочность машин. Респ. межвед. н-т. сборник. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - №56. - C.132-139.

22.Бреславский Д.В. О закономерностях разрушения тонкостенных осесимметричных оболочек в условиях циклической ползучести// Информаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я. Збірка наукових праць ХДПУ. -Харків: Харк. держ. політехн. ун-т. Ч. 1. -1998.- Вип. 6. -С.44-47.

23.Бреславський Д. Рівняння стану повзучості металевих матеріалів за умов швидкого циклічного навантаження// Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Тернопіль: ТДПУ. -1998.- Т.3, №1. - С.32-37.

24.Бреславский Д.В. Экспериментальные исследования циклической ползучести и разрушения пластин с надрезами// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.29. - C.115-117.

25.Бреславский Д.В. Ползучесть и разрушение тел при многоцикловом полигармоническом нагружении// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.36. - C.12-15.

26.Бреславський Д.В., Морачковський О.К. Експериментальне дослідження циклічної повзучості aлюмінієвих сплавів// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.42. - C.147-150.

Авторові належать усі експериментальні та чисельні результати.

27.Бреславский Д.В., Морачковский О.К., Чупрынин А.А. Геометрически нелинейные задачи циклической ползучести оболочек вращения.// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. -Вип.43. - C.49-53.

Авторові належить метод та окремі алгоритми розв'язку.

28.Бреславський Д.В., Морачковський О.К. Обгрунтування розрахункових моделей циклічної повзучості та руйнування жароміцних матеріалів// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.47. - C.3-6.

Авторові належать рівняння стану та усі чисельні результати.

29.Бреславський Д.В. Вплив попередньої втомної пошкодженості на повзучість та довготривалу міцність елементів конструкцій// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.49. - C.36-39.

30.Бреславский Д.В., Морачковский О.К. Исследование влияния асимметрии и частоты циклической нагрузки на повреждаемость пластин с октагональным вырезом// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.53. - C.20-24.

Автором запропоновано постановку задачі та виконані усі чисельні дослідження.

31.Бреславський Д.В., Морачковський О.К. Експериментальне дослідження циклічної повзучості круглих пластин.// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.56. - C.61-63.

Авторові належать усі експериментальні та чисельні результати.

32.Бреславский Д.В., Бурлаенко В.Н., Морачковский О.К. Технология теплового формообразования листовых материалов в режиме динамической ползучести// Вісник Харківського державного політехнічного університету. -Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип.58. - C. 42-45.

Авторові належить метод розрахунку динамічної повзучості та усі чисельні результати.

33.Бреславский Д.В., Чупрынин А.А. Расчеты циклической ползучести и разрушения неосесимметричных оболочек вращения// Информаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я. Збірка наукових праць ХДПУ. Ч. 1. -Харків: Харк. держ. політехн. ун-т. - 1999. - Вип. 7

АНОТАЦІЇ

Бреславський Д.В. Розробка методу розрахунку повзучості та довготривалої міцності циклічно навантажених елементів машинобудівних конструкцій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 - динаміка та міцність машин. - Харківський державний політехнічний університет, Харків, 1999.

Дисертацію присвячено розробці методу розрахунку повзучості та довготривалої міцності циклічно навантажених елементів машинобудівних конструкцій. На підставі нового підходу в математичної теорії повзучості з застосуванням методу асимптотичних розкладів у двох масштабах у часі («повільному» та «швидкому») за малим параметром запропоновано математичні постановки початково-крайових задач циклічної повзучості для просторових та плоских об'єктів , тонких оболонок та пластин при згині. Створено та теоретично й експериментально обгрунтовано новий варіант рівнянь стану циклічної повзучості з урахуванням пошкодженості внаслідок дії механізмів повзучості та багатоциклової втоми. Розроблено метод чисельного розв'язку задач циклічної повзучості при складному напруженому стані та чисельно й експериментально встановлені закономірності циклічної повзучості та руйнування конструктивних елементів машин.

Ключові слова: циклічна повзучість, довготривала міцність, втома, пошкодженість, пластини, оболонки, елементи машинобудівних конструкцій.

Breslavsky D.V. Development of the method for creep and durable strength calculations of cyclically loaded structural members. Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 05.02.09 - dynamics and strength of machines. - Kharkov State Polytechnical University, Kharkov, 1999.

The dissertation is devoted to the development of the method for creep and durable strength calculations of cyclically loaded structural members. By use of new approach in mathematical creep theory with applying of the method of asymptotic expansions in two time scales (`slow' and `fast') the mathematical problem statement of boundary - initial value problems of cyclic creep for three- and two- dimensional objects, thin shells and plates in bending are suggested. The new variant of cyclic creep constitutive equations considering the creep - high cycle fatigue damage mechanisms is created and theoretically and experimentally justified. The method for numerical simulation of cyclic creep problems in the case of complex stress state is developed. The laws of cyclic creep and damage accumulation in structural members in machinery are numerically and experimentally established.

Key words: cyclic creep, durable strength, fatigue, damage, plates, shells, structural members in machinery.

Бреславский Д.В. Разработка метода расчета ползучести и длительной прочности циклически нагруженных элементов машиностроительных конструкций. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.09 - динамика и прочность машин. - Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 1999.

Диссертация посвящена разработке метода расчета ползучести и длительной прочности циклически нагруженных элементов машиностроительных конструкций. В работе создан новый вариант уравнений состояния циклической ползучести с учетом повреждаемости вследствие действия механизмов ползучести и высокотемпературной многоцикловой усталости. Обсуждено использование соответствующих инвариантов тензоров напряжений для описания накопления поврежденности при сложном напряженном состоянии, базовые эксперименты, которые необходимо провести для определения материальных постоянных.

Проведено термодинамическое обоснование определяющих уравнений, установлено их соответствие основным фундаментальным законам механики сплошных сред. Экспериментальное обоснование полученных уравнений выполнено путем сравнения численных результатов с данными ползучести и разрушения материалов при простом и сложном напряженном состоянии, как собственными, так и других авторов. Полученная при этом достаточно высокая степень адекватности позволяет рекомендовать разработанные методы для использования при анализе ползучести и длительной прочности элементов машиностроительных конструкций.

С использованием нового подхода в математической теории ползучести на основании метода асимптотических разложений в двух масштабах времени («медленном» и «быстром») по малому параметру предложены математические постановки начально-краевых задач циклической ползучести для трехмерных и плоских объектов, тонких оболочек и пластин при изгибе.

В качестве метода решения сформулированных задач выбран метод конечных элементов (МКЭ). На основе вариационной формулировки поставленных задач записана общая конечноэлементная постановка задачи ползучести, а также постановки задач при двумерном напряженном состоянии. В расчетах использовано 4 типа конечных элементов. Плоское напряженное состояние исследовано с помощью треугольного 3х узлового конечного элемента с 6 степенями свободы. Для пологих оболочек и пластин использован треугольник с 18 степенями свободы. Для оболочек вращения - элемент конической оболочки с 28 степенями свободы. В случае осевой симметрии задач использовался двухузловой элемент конической оболочки с 6 степенями свободы.

Для решения поставленных задач применены: метод прогноза-коррекции (интегрирование начальных задач), методы Холецкого и фронтальный - для решения СЛАУ, метод Якоби - для решения полной проблемы собственных значений. Для регуляризации численных решений на каждом шаге по времени применен метод сопряженной аппроксимации. Предложенный метод решения задач циклической ползучести реализован в виде пакета прикладных программ, ориентированного на IBM-совместимые компьютеры.

Для исследования достоверности получаемых решений в работе проведены оценки сходимости решений задач; сравнения полученных численных данных с известными результатами экспериментального изучения циклической ползучести и разрушения титановых и стальных пластин при совместном действии растяжения и изгиба, образцов с острыми надрезами, лопаток ГТД.

В работе проведено экспериментальное исследование ползучести и разрушения циклически нагруженных образцов и пластин с надрезами и вырезами при растяжении и поперечном изгибе, для чего созданы две экспериментальные установки. Одна из них предназначена для испытаний образцов и моделей при высокотемпературном многоцикловом растяжении, вторая - для испытаний пластин при поперечном изгибе. Получены экспериментальные результаты по циклической ползучести и разрушению образцов из алюминиевых сплавов Д16АТ и АМГ6, пластин с надрезами, изгиба квадратных пластин - сплошных и с вырезами, круглых пластин с вырезом. Вполне удовлетворительное соответствие, полученное при сравнении численных и экспериментальных данных, позволило сделать вывод о достоверности полученных решений и метода в целом.

С его помощью проведено численное исследование циклической ползучести пластин и оболочек, что позволило выявить основные закономерности многоциклового деформирования и накопления повреждений при сложном напряженном состоянии. Выполнены исследования циклической ползучести и длительной прочности наиболее распространенных элементов машиностроительных конструкций: лопаток ГТД, труб установок жидкостного каталитического крекинга, оболочек твэлов, панелей летательных аппаратов. Разработаны теоретические основы технологического процесса формования панелей в режиме динамической ползучести.

Ключевые слова: циклическая ползучесть, длительная прочность, усталость, повреждаемость, пластины, оболочки, элементы машиностроительных конструкций.

Размещено на Allbest.ru