Математическое моделирование процесса разрушения сплава АМГ2.5 в режиме много- и гигацикловой усталости
Автор: Билалов Дмитрий Альфредович, Баяндин Юрий Витальевич, Наймарк Олег Борисович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.11, 2018 года.
Бесплатный доступ
Прогнозирование предела выносливости в много- и гигацикловом диапазоне нагружения (102-1010) является актуальной проблемой в таких областях, как авиационное моторостроение, скоростной железнодорожный транспорт, и предполагает разработку моделей и их экспериментальную верификацию с учётом стадийности развития повреждённости и развития усталостных трещин в повреждённой среде. Предложена модель развития повреждённости, учитывающая кинетику дефектов и эффекты микропластичности, которая применена для исследования процесса усталостного разрушения конструкционного сплава АМг2.5. Параметры модели идентифицированы и верифицированы с использованием экспериментальных данных по статическому, динамическому и усталостному нагружению, а также испытаний при различных температурах. На основе численно полученных данных построена кривая Вёлера, которая хорошо согласуется с экспериментальной в области многоцикловой усталости. Описан эффект дуальности S-N диаграммы. Вычислительный эксперимент по исследованию влияния динамического нагружения на усталостную прочность показал слабую зависимость величины предела усталости от предварительного динамического деформирования, что подтверждается экспериментальными данными...
Численное моделирование, гигацикловая усталость, дуальность кривой вёлера, циклическое нагружение, усталостное разрушение, предел выносливости
Короткий адрес: https://sciup.org/143166061
IDR: 143166061 | DOI: 10.7242/1999-6691/2018.11.3.24
Список литературы Математическое моделирование процесса разрушения сплава АМГ2.5 в режиме много- и гигацикловой усталости
- Coffin L.F. A study of the effect of cyclic thermal stresses on a ductile metal//Trans. ASME. 1954. No. 76. P. 931-950.
- Bathias C. There is no infinite fatigue life in metallic materials//Fatig. Fract. Eng. Mater. Struct. 1999. Vol. 22. No. 22. P. 559-65.
- Murakami Y., Nomoto T., Ueda T. Factors influencing the mechanism of superlong fatigue failure in steels//Fatig. Fract. Eng. Mater. Struct. 1999. Vol. 22. No. 22. P. 581-90.
- Терентьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. М.: Интермет Инжиниринг, 2002. 288 с.
- Ботвина Л.Р. Гигацикловая усталость -новая проблема физики и механики разрушения//Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. Т. 70, № 4. C. 41-51.
- Mughrabi H. Specific features and mechanisms of fatigue in the ultrahigh-cycle regime//Int. J. Fatig. 2006. Vol. 28. No. 11. P.1501-1508.
- Pang H.T., Reed P.A.S. Microstructure effects on high temperature fatigue crack initiation and short crack growth in turbine nickel-base superalloy Udimet720Li//Mater. Sci. Eng. 2007. Vol. 448. No. 1-2. P. 67-69.
- Froustey C., Lataillade J.L. Influence of the microstructure of aluminium alloys on their residual impact properties after a fatigue loading program//Mater. Sci. Eng. 2009. Vol. 500. No. 1-2. P. 155-163.
- Palin-Luc T., Perez-Mora R., Bathias C., Dominguez G., Paris P.C., Arana J.L. Fatigue crack initiation and growth on a steel in the very high cycle regime with sea water corrosion//Eng. Fract. Mech. 2010. Vol. 77. No. 11. Р. 1953-1962.
- Оборин В.А., Банников М.В., Наймарк О.Б., Palin-Luc T. Масштабная инвариантность роста усталостной трещины при гигацикловом режиме нагружения // ПЖТФ. 2010. Т. 36, № 22. С. 76-82.
- Шанявский А.А. Моделирование усталостных разрушений металлов. Синергетика в авиации. Уфа: ООО «Монография», 2007. 500 c.
- Huang Z.Y., Wagner D., Wang Q.Y., Bathias C. Effect of carburizing treatment on the "fish eye" crack growth for a low alloyed chromium steel in very high cycle fatigue//Mater. Sci. Eng. 2013. Vol. 559. P. 790-797.
- Nguyen H.Q., Gallimard L., Bathias C. Numerical simulation of fish-eye fatigue crack growth in very high cycle fatigue//Eng. Frac. Mech. 2015. Vol. 135. P. 81-93.
- Наймарк О.Б., Плехов О.А., Бетехтин В.И., Кадомцев А.Г., Нарыкова М.В. Кинетика накопления дефектов и дуальность кривой Вёллера при гигацикловой усталости металлов//ЖТФ. 2014. Т. 84, № 3. С. 89-93.
- Волков И.А., Коротких Ю.Г., Панов В.А., Шишулин Д.Н Моделирование процессов накопления усталостных повреждений в конструкционных сталях при блочном малоцикловом нагружении//Вычисл. мех. сплош. сред. 2014. Т. 7, № 1. С. 15-22.
- Волков И.А., Игумнов Л.А., Тарасов И.С. Оценка усталостной долговечности материалов и конструкций при малоцикловом нагружении//Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. Т. 10, № 1. С. 17-30.
- Гучинский Р.В., Петинов С.В. Численное моделирование распространения полуэллиптической трещины усталости на основании оценки накопления повреждений//Вычисл. мех. сплош. сред. 2015. Т. 8, № 4. С. 376-385.
- Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В., Оборин В.А., Баяндин Ю.В., Терёхина А.И., Наймарк О.Б. Исследование локализации пластического сдвига в алюминиевых сплавах при динамическом нагружении//Вычисл. мех. сплош. сред. 2015. Т. 8, № 3. С. 319-328.
- Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В., Оборин В.А., Баяндин Ю.В., Терёхина А.И., Наймарк О.Б. Численное моделирование и экспериментальное исследование локализации пластической деформации при динамическом нагружении образцов в условиях близких к чистому сдвигу//Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. Т. 10, № 1. С. 103-112.
- Аннин Б.Д., Коробейников С.Н. Допустимые формы упругих законов деформирования в определяющих соотношениях упруго-пластичности//Сиб. журн. индустр. матем. 1998. Т. 1, № 1. С. 21-34.
- Новокшанов Р.С., Роговой А.А. О построении эволюционных определяющих уравнений//Вестник ПНИПУ. Механика. 2001. № 9. С. 103-109.
- Годунов С.К., Демчук А.Ф., Козин Н.С., Мали В.И. Интерполяционные формулы зависимости максвелловской вязкости некоторых металлов от интенсивности касательных напряжений и температур//ПМТФ. 1974. № 4. С. 114-118.
- Банкина О.С., Дзюба А.С., Хватан А.М. Метод построения диаграмм деформирования σ-ε по справочным механическим характеристикам материала//Труды ЦАГИ. 2000. № 2639. С. 36-38.
- Машиностроение. Энциклопедия/под ред. К.В. Фролова. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3: Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. 880 с.
- Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 c.
