Введение к работе
Актуальность роботы. Анализ случаев разрушения конструкция звидэтельствует о том что значительная часть отказов связана с іояелєіпіом и распространением усталостных трещин. Этот тип раз-зуиения происходит внезапно и мокет стать причиной катастрофи. ІроОлека прогнозирования и предотвращения усталостных разрушений іктуалька во всех областях машиностроения, особенно в тг:зїх, где юзникновениэ аварии водэт к серьезным последствиям (атомное ма-шностроение, авиация, судостроение и т.д.). Значение этой проб-юкы постоянно повидается в связи с современной тенденцией к не-ірернвному увеличению мощностей, скоростей, производительности, рузсподъемности и других параметров машин, связанных с ростом івпряженности элементов.
К ностояяему времени усилиями многих исследователей уже до-:тигнут значительный прогресс как з области теоретического изу-:ения явлений усталостного разрушения, так и в области инженерах приложений полученных результатов. Проведенные исследования изволили установить основные закономерности зарождения и распро-транеїшя трещин при циклическом нагружонии. Разработан ряд кри-ериев для определения долговечности на стадии инициирования тре-ин. В случае простых полей номинальных напряжений для описания роцесса роста усталостных трешин предложено большое количество олуэмпирических моделей, хорошо описыващих отдельные участки ли всю кривую экспериментальной диаграмма усталостного разруше-ия. При сложном напряженном состоянии, когда направление продви-оная фронта трэщша зарзнэе не изеєстно, имеются лишь едюшчные одели расчета и требуется дальнейшее изучение этой проблемы как теоретическом, так и в экспериментальном аспектах.
Цэль работа.
Создание на основе теории роста усталостных трещин В.В.Волокна расчетного метода и программного обеспечения для прогноахро-вния распространения троиин кногоцикловой усталости в условиях поигаго нгпрягмнного состояил. Аналитическое и численное иселч-эваняо на основе этого катода кинетики роста трогая в ряде копре ткшс случаев геометрия гребки я процессов негругзния.
на основе экспериментальных результатов исследовать про-' гнозирук:дую способность критерия1 ' для определения угла ответвления тре^гп; в условиях сложного напряженного состояния;
на основе этого критерия разработать расчетный метод и программное обеспечение для прогнозирования распространения криволинейных усталостных трещин в плоских неодноосних полях напряжения;
в рамках подхода, учитывающего накопление мпкрзповрожданий, исследовать развитие трості в условиях нормального отрыва, чистого сдвига, одноосного косого растяжения и общего случая плоского депортированного состояния;
исследовать поведение усталостной трещины вблизи границы раздела двух материалов;
изучить взаимодействие компланарных усталостных тренда:;
на основе мотода конечных элементов (МКЭ) разработать про-граммлии, комплекс, предназначенкни для прогнозирсвакия распространения усталостных трекин в условиях неоднородности механических свойств материала;
методом вычислительного эксперимента исследовать влияние изменения жесткоетішх свойств материала и эффекта разрыхления материала у фронта на значения обобщенных сил и скорость роста трещжы.
Научную новизну диссертационной работы составляют:
разработка расчетного метода прогнозирования распространения усталостных трещин в условиях сложного напряженного состояния, учитывавшего накопление михроповровдэниЯ в материале;
результаты исследования распространения усталостных тре-I05H с учетом накопления кикроповрекдоний.(взаимодействие компланарных трещин и распространение трещины вблизи границы раздела двух материалов);
результаты исследования на основе МКЭ влияния микроповрен-дежй, накапливаемых в материале при циклическом нягружении, на значения обобідешшх сил и скорость роста усталостной трецкны.
I) Болотин В.В. Энергетический подход к описанию роста усталостных трещин гфи неодноосном напряженном состояшпі//ШТФ.-1535.-.6.-С.136-143.
Практическая ценность работы.
Разработанный метод расчета дзет возможность прогнозировать распространение усталостных трещин при неоднородных полях номінальних напряжений. Использование этого метода позволит уточнить существующие методики расчета долговечности конструкций в ус.-.с?:'.-ях циклического нпгружеюм. Метод монет быть применен как на стадии проектирования (выбор материалов и конструктивных схем, обеспечивающих заданную надежность и долговечность при на;етень:"ей металлоемкости), так и на стадии с-ксллуатации (оценка периодичности проведения регламентних работ с дефектациой, определенно безопасных размеров дефектов и т.д.).
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работа отражены в трех статьях и доложены на: II Всесоюзном симпозиуме "Прочность материалов и элементов конструкция при слоазюм напряженном состоянии" (Khod, 1934); Всесоюзной конференции "Численная.реализация физико-механических задач прочности" (Горький, 1987); Всесоюзной конференции "Проблеми оптимизации и надежности в строительной механике" (Вильнюс,1988); научных конференциях молодых ученых Института машиноведения АН СССР (Москва, 1985, 1989).
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, сводки результатов работы и перечня цитируемой литератури. Работа изложена на 154 стр. машинописного текста, содержит 50 рис. и 4 таблицы. Список литературы включает 102 наименования.