Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное развитие энергетики , химической промышленности, авиации и других отраслей современного машиностроения приводит к широкому использованию различных материалов в условиях высокотемпературной ползучести. Стремление повысить долговечность и надежность конструкции при одновременном снижении ее материалоемкости выдвигает задачу исследования закономерностей протекания процесса разрушения в условиях ползучести в ряд наиболее актуальных задач механики разрушения. Особенность развития процесса разрушения в условиях ползучести состоит в том, что он является длительным процессом, состоящим как правило из трех стадий -стадии скрытого разрушения, стадия медленного докритического роста и стадия закритического ее распространения. В условиях ползучести зарождающиеся трещины могут медленно подрастать не нарушая при этом условия эксплуатации конструкции, в связи с этим крайне важно знать закономерности медленного докритического подрастания трещины, а так же условия, при которых наступает заключительная стадия процесса разрушения катастрофическое разрушение всей конструкции. В последнее время этой проблеме посвящеются все большее количество теоретических и экспериментальных исследований. Выявлен ряд параметров управляющих ростом трещины в условиях ползучести, ни один из которых не является универсальным. Необходимо подчеркнуть, что машиностроительные конструкции , как правило, должны расчитываться на 20 - 30 лет работы. Естественно, что проведение экспериментов на длительную прочность в течении подобного промежутка времени невозможна. Существующие методы ускоренных испытаний обычна дают возможность прогнозировать не более чем на порядок по оси времени. В связи с этим весьма актуальным является , рассмотренный в диссертации , вопрос о новых подходах к прогнозированию длительной прочности материала по результатам испытаний ограниченной продолжительности.
Цель работы. Разработка модели роста трещины отрыва при
постоянной нагрузке в условиях высокотемпературной ползучес-
ти , для среды с рассеянной паврежденностыо, основанную на современных представлениях о напряженно-деформируемом состоянии и разрушении материала вблизи вершины трещины , а так же результатах анализа известных экспериментальных данных. Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
модифицирован энергетический критерий разрушения и на его основе описана диаграмма длительной прочности во всем диапазоне изменения нагрузки вплоть до мгновенного разрушения^ предложен метод прогнозирования долговечности материала на базе кратковременных испытаний при той же температуре! разработана модель поведения толстостенной трубы под действием внутреннего давления совпадающая при низких нагрузках с хорошо зарекомендовавшими себя, предложенными ранее моделями , и дающая качественно более точные результаты в области высоких нагрузок, описывающая в том числе и мгновенное разрушение;
предложена двухпараметрическая модель роста трещины ползучести описывающая зарождение и медленный докритичеокий рост трещины, переход к неустойчивому росту, явление задержанного разрушения, мгновенный переход к неустойчивому росту."
оставаясь в рамках несвязанной задачи теории ползучести получено распределение напряжений передвершиной трещины, которое получается лишь при при использовании связанной постановки;
Достоверность результатов следует из сравнения найденных решений с результатами других авторов и сопоставления с экспериментальными данными известными из литературных источников как в случае экспериментов по длительной прочности на одноосное растяжение так и для элементов конструкций без концентраторов напряжений С толстостенная труба ) так и для случая трещины отрыва в условиях ползучести.
Практическая ценность работы состоит в том , что разработан метод позволяющий позволяющий оушествлять надежное прогнозирование долговечности материала по результатам испытаний оі— раниченной продолжительности, что позволяет существенно сократить обьем необходимых экспериментальных исследований.
разработанная модель поведения толстостенной трубы под дейс-4
твием внутреннего давления позволяет находить долговечность этого элемента конструкции в вироком диапазоне изменения нагрузки. Двухг\зраметрическая модель роста трещины ползучести позволяет описать как стадию скрытого накопления повреж-денности так и медленнее дакритическое подрастание трещины с последующим переходом к динамическому распространению . а так же найти величину внешней нагрузки после приложения которой сразу же начинается закритическое распространение трещины или задержаннсе разрушение.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на I Всесоюзной конференции * Механика разрушения материалов ", Львов,19В7J на Всесоюзной научно - технической конференции " Повышение качества и надежности , програмного обеспечения ЭВМ и технических средств обучения", Куйбышев, 19В9 ; на II Межвузовской школе по механике деформируемого твердого тела, Куйбышев , 1989 ', на 9 Зимней школе по механике сплошной среды , Пермь, 1991 ', на Межвузовской научной конференции ' Математические модели и краевые задачи " , Самара, 1990 ; на Международном семинаре ЕВРОМЕХ 291, С.-Петербург , 1992 J на научно - исследовательском семинаре Института Механики МГУ под руководствам проф. Шестерикова С.А., Москва , 1994 ', на научно - исследовательском семинаре кафедры МТДТ СамГУ под руководством проф. Астафьева В.И., Самара, 1994 ;
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7 работах.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав изаключения; включает ^&~ страниц машинописного текста, 24 рисунков, 3 таблиц и список литературы из 1S2 наименований.