МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СПЛАВОВ ПРИ БЛОЧНОМ НЕСИММЕТРИЧНОМ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ
Аннотация
Рассматриваются процессы пластического деформирования и накопления повреждений в поликристаллических конструкционных сплавах при блочном нестационарном несимметричном циклическом нагружении. С позиции механики поврежденной среды развита математическая модель, описывающая процессы упругопластического деформирования и накопления повреждений при малоцикловом нагружении. Модель состоит из трех взаимосвязанных частей: соотношений, определяющих упругопластическое поведение материала с учетом зависимости от процесса разрушения; уравнений, описывающих кинетику накопления повреждений; критерия прочности поврежденного материала. В качестве определяющих соотношений пластичности используется модифицированная модель Ю. Г. Коротких. Модификация модели заключается в использовании другой формулировки эволюционных уравнений для смещения центра поверхности текучести (тензора микронапряжений) для описания эффекта посадки петли пластического гистерезиса при жестком нестационарном несимметричном циклическом нагружении. Предложен вариант кинетических уравнений накопления повреждений, основанный на введении скалярного параметра поврежденности, базирующийся на энергетических принципах и учитывающий основные эффекты образования, роста и слияния микродефектов при произвольных сложных режимах малоциклового нагружения. Для оценки достоверности и определения границ применимости определяющих соотношений проведены численные исследования процессов пластического деформирования и накопления повреждений в ряде конструкционных сталей при малоцикловых испытаниях и выполнено сравнение полученных численных результатов с данными натурных экспериментов. Показано, что предлагаемая модель механики поврежденной среды качественно и с необходимой для практических расчетов точностью количественно описывает основные эффекты процессов пластического деформирования и накопления повреждений в конструкционных сплавах при блочном нестационарном несимметричном малоцикловом нагружении.
Ключевые слова: малоцикловая усталость, пластическая деформация, поврежденность, блочное несимметричное нагружение, механика поврежденной среды, моделирование, численный и натурный эксперименты.
