ОЦЕНКА РЕСУРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СПЛАВОВ ПРИ ДЕГРАДАЦИИ ПО СОВМЕСТНЫМ МЕХАНИЗМАМ УСТАЛОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА
Аннотация
Обсуждается проблема оценки ресурсных характеристик ответственных инженерных объектов с учетом особенностей эксплуатационных режимов нагружения. Рассматриваются процессы деградации начальных прочностных свойств конструкционных материалов (металлов и их сплавов) при механизмах деградации, сочетающих усталость и длительную прочность материала.
С современных позиций механики поврежденной среды и механики разрушения развита математическая модель, описывающая процессы циклического вязкопластического деформирования и накопления усталостных повреждений в конструкционных сплавах при многоосных непропорциональных режимах комбинированного термомеханического нагружения. Модель состоит из трех взаимосвязанных составных частей: соотношений, определяющих циклическое вязкопластическое поведение материала с учетом зависимости от процесса разрушения; эволюционных уравнений, описывающих кинетику процесса накопления повреждений; критерия прочности поврежденного материала.
Вариант определяющих соотношений основан на представлении о существовании в пространстве напряжений поверхностей пластичности и ползучести и принципе градиентальности векторов скоростей пластических деформаций и деформаций ползучести к соответствующей поверхности в точке нагружения. Такой вариант уравнений состояния отражает основные эффекты процесса циклического вязкопластического деформирования материала для произвольных сложных траекторий нагружения.
Вариант кинетических уравнений накопления повреждений основан на введении скалярного параметра поврежденности, базируется на энергетических принципах и учитывает основные эффекты образования, роста и слияния микродефектов при произвольных сложных режимах комбинированного термомеханического нагружения. Предложена совместная форма эволюционного уравнения накопления повреждений в областях малоцикловой усталости и длительной прочности.
В качестве критерия прочности поврежденного материала используется условие достижения величиной поврежденности критического значения.
Приводятся результаты численного моделирования процессов деформирования и накопления повреждений в конструкционных сплавах при механизмах деградации, сочетающих усталость и длительную прочность материала. Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных показали, что предложенная модель механики поврежденной среды качественно и с необходимой для практических расчетов точностью количественно описывает процессы разрушения опасных зон элементов конструкций при совместных действиях деградационных механизмов усталости и длительной прочности.
