Досліджено вплив циклічного навантаження з амплітудою, співмірною з пороговим коефіцієнтом інтенсивності напружень, на діаграму статичного розтягу та повзучість зразків із тріщинами зі сплаву АМг6. Проаналізовано вплив частоти та розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень на величину розкриття вістря тріщини, зумовлену повзучістю.

Розглянуто результати дослідження мікротвердості кристалітів алюмінієвого сплаву АД-1 у процесі втоми і моніторингу втомних тріщин. Установлено зв'язок мікротвердості та кінетичних характеристик процесу руйнування. Запропоновано новий підхід до врахування кристалографічної орієнтації монокристалів і кристалітів під час прогнозування їх довговічності.

Досліджено закономірності впливу одноразового перевантажування на затримку швидкості росту втомних тріщин (РВТ) у сплаві Д16Т. Розроблено модель РВТ після одноразового перевантажування та за нерегулярного навантаження розтягом, що базується на визначенні розподілу залишкових напружень у вершині тріщини.

Розглянуто можливість застосування методів фрактальної геометрії для аналізу поверхневих деформаційних структур, які формуються в результаті дії циклічного навантаження. Показано, що деформаційний рельєф поверхні плакованих конструкційних алюмінієвих сплавів відповідає критеріям фрактальності, а для визначення фрактальної розмірності може бути застосовано метод "box-counting".

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.106.223 + К66-141

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) алюмінію та його сплавів

Корозія металів. Захист металів від корозії

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены результаты экспериментального исследования усталости модельных образцов из сплава АМг6, имеющих конфигурацию пластин с односторонней выборкой, при нагружении симметричными и асимметричными циклами осевой циклической нагрузки. Экспериментально определяемые долговечности модельных образцов используются в качестве результатов базового эксперимента для прогнозирования характеристик сопротивления усталости крупногабаритных цилиндрических оболочек с кольцевым концентратором, нагружаемых осевыми силами циклического характера. Проведено численное исследование статистической модели, принятой для прогнозирования усталостной долговечности таких оболочек.

Описаны условия испытаний и приведены результаты исследований долговечности и сопротивления алюминиевых сплавов усталостному разрушению при циклическом нагружении с частотами нагружения 0,3; 8,8; 18 и 44 кГц.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.106.223-1

Рубрики:

Утомна (циклічна) міцність (утома, витривалість) алюмінію та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлено результати для алюмінієвого сплаву 2017(A) у разі чистого згину з постійною амплітудою, чистого кручення та двох комбінацій пропорційного згину з крученням. Всі результати можна описати одним критерієм параметра густини енергії деформації у критичній площині. Критична площина - це площина, у якій цей параметр досягає максимального значення. На втомну довговічність впливає сума параметрів густини нормальної та зсувної енергії деформації у прийнятій критичній площині. Результати надано у смузі розкиду з коефіцієнтом 3 для чистого згину.

Приведены результаты статических и усталостных испытаний на воздухе и в коррозионной среде (3,5 %-й NaCl) алюминиевых сплавов типа Д16 и В95 в состоянии поставки, после модельной и эксплуатационной деградации. Установлены механические и электрохимические характеристики, наиболее чувствительные к деградации этих сплавов в процессе длительной эксплуатации. Показано, что усталостная долговечность образцов деградированных сплавов может понижаться по сравнению с исходным состоянием для сплава Д16чТ (Д16Т) в 1,2 - 1,4 раза на воздухе и в 1,5 - 2 раза в коррозионной среде; для сплава В95пчТ1 (В95Т1) - в 1,8 - 2,2 и в 2,2 - 2,6 раза соответственно. Сделан вывод, что сопротивление разрушению пассивирующих пленок на свежеобразованных поверхностях под влиянием локальной деформации и водорода определяет сопротивление коррозионно-усталостному разрушению алюминиевых сплавов типа Д1 и В95 больше, чем кинетика образования этих пленок.

Надано результати спостереження стану поверхні плакованого алюмінієвого сплаву поблизу втомної тріщини. Показано, що деформаційний рельєф поблизу концентраторів напружень є показником утомного пошкодження матеріалу не лише на інкубаційній стадії втоми, але й на стадії поширення магістральної тріщини. Кулькісним показником, який характеризує закономірності розвитку тріщини втоми, є параметр пошкодження D, який визначає насиченість поверхні ознаками мікропластичної деформації.

Проведено втомні випробування зразків сплаву Д-16 АТ з моніторингом деформаційного рельєфу поверхні поблизу концентратора напружень. Показано, що безпосередній оптичний контроль стану поверхні дозволяє визначити потенційні зони руйнування.

Проведено порівняльний аналіз ефективності використання двох методів оцінювання залишкової довговічності у разі асиметричного циклічного навантаження. Показано, що метод, який грунтується на визначенні параметрів деформаційного рельєфу, що формується на поверхні плакованого алюмінієвого сплаву Д-16 АТ, може конкурувати з відомим методом, який передбачає урахування показників асиметрії та використовує діаграму граничного стану матеріалів.

Розглянуто еволюцію деформаційного рельєфу, який формується на поверхні плакувального шару конструкційних алюмінієвих сплавів у широкому діапазоні умов циклічного навантажування. Визначено ряд параметрів деформаційного рельєфу. Одержано регресійні моделі еволюції параметрів стану поверхні. Показано, що застосування фрактальної розмірності кластерів поверхневих структур суттєво підвищує точність оцінювання накопиченого втомного пошкодження.

Разработан подход, позволяющий оценить явление неупругости в материале. Подход базируется на параметре угла фазового сдвига между напряжением и деформацией, измеряемого в локальных зонах на поверхности исследуемого материала. Распределение дисперсии угла фазового сдвига в рассматриваемом диапазоне долговечности позволяет описать кинетику развития дискретной неупругости в исследуемом материале.

Розроблено ймовірнісну модель багатоосередкової пошкоджуваності, яка базується на експериментально виявлених закономірностях множинного руйнування та описує процес об'єднання розсіяних поверхневих мікротріщин (МТ) з метою прогнозування межового стану конструкцій за критерієм формування тріщин межової довжини за рахунок об'єднання розсіяних МТ. На підставі експериментально виявлених закономірностей множинного руйнування сплаву Д16АТ розроблено методологію проведення числового моделювання багатоосередкової пошкоджуваності матеріалів і математичну модель, яка описує процес ушкодження матеріалу системою поверхневих МТ. Розроблена методика комп'ютерного моделювання багатоосередкової пошкоджуваності може бути використана для імітаційного моделювання множинного руйнування конструкційних матеріалів без проведення трудомістких натурних експериментальних досліджень. Межовий стан конструкції досягається за рахунок об'єднання МТ, які утворюють спочатку невеликі фрактали, що збільшуються з кожним етапом наробітку, а згодом лавиноподібно зростають і поглинають МТ і фрактали, які потрапляють в зони їх впливу. Установлено, що для надійного прогнозування межового стану необхідно обмежитися часом в 70 % від загальної тривалості процесу нагромадження пошкоджень до руйнування.

Обгрунтовано спосіб оптимізації чутливості монокристалічних сенсорів вичерпання ресурсу на базі дослідження закономірностей процесів втоми кристалів алюмінієвого сплаву АД-1 за методом мікротвердості та виявлення впливу кристалографічної орієнтації на перебіг цих процесів. Показано, що застосування монокристалів певної орієнтації для виготовлення фольгових сенсорів втомного пошкодження дозволяє одержати сімейство сенсорів з різною чутливістю й оптимізувати їх використання під час визначення залишкового ресурсу авіаційних конструкцій. Запропоновано комплекс орієнтаційних параметрів, які необхідно використовувати за умов оцінювання впливу кристалографічної орієнтації на втому кристалітів і монокристалів. Виявлено осциляцію мікротвердості за циклічного навантаження кристалів алюмінієвого сплаву АД-1 та встановлено їх взаємозв'язок з кристалографічною орієнтацією. Доведено, що координати серій точок біфуркації процесу втоми можуть бути визначені відповідно до структурно-енергетичної теорії втоми. Одержано регресійну модель, яка відображає взаємозв'язок кількості циклів навантажування до виникнення базових точок біфуркації мікротвердості з приведеними напруженнями зсуву та кристалографічною орієнтацією досліджених кристалітів. Одержано кількісні показники впливу кристалографічної орієнтації на тривалість стадій втоми у кристалітах з ГЦК гратами. Розроблено рекомендації щодо керування чутливістю монокристалічних сенсорів вичерпання ресурсу.

Виявлено закономірності поширення втомних тріщин і формування порогової тріщиностійкості в алюмінієвому сплаві АМг6 в первісному стані та після попереднього пластичного деформування одновісним розтягом та стиском. Встановлено, що у всіх випадках попередня пластична деформація (ППД) розтягом та стиском зменшує номінальний розмах порогового коефіцієнта інтенсивності напружень (КІН) сплаву АМг6 у порівнянні з первісним станом. Запропоновано методику оцінки ефективного порогового розмаху КІН сплаву АМг6. Побудовано узагальнені діаграми впливу ППД на розмах порогового КІН і швидкість росту втомних тріщин, які дозволяють оптимізувати технологію обробки матеріалів тиском. Виявлено залежності порогових характеристик циклічної тріщиностійкості від параметрів шорсткості поверхні руйнування в сплаві АМг6. Розроблено методику оцінки ефективних порогів тріщиностійкості, яку можна використовувати для оцінки зламів деталей з метою відтворення історії їх навантажування під час проведення технічної експертизи. Результати роботи використано у процесі випробування відповідальних елементів конструкцій літаків.

Виявлено основні особливості еволюції дислокаційної структури матеріалу за умов комбінованого навантаження. Установлено, що зростання пластичної деформації за присутності циклічної складової навантаження пов'язане зі збільшенням густини дислокацій матеріалу. Розроблено методики прогнозування діаграм динамічної повзучості та розрахунку діаграм квазістатичного та комбінованого деформування сплаву АМг6, які базуються на використанні запропонованої функції впливу циклічної складової на густину дислокацій. Розроблено методику експертної оцінки величини пластичної деформації розтягу матеріалів за переміщенням розтрісканих включень. Виявлено, що зменшення порогу тріщиностійкості деформованого сплаву АМг6 пов'язане зі зростанням загальної густини дислокацій у матеріалі. Установлено кількісний взаємозв'язок порогової тріщиностійкості пластично деформованого сплаву АМг6 з густиною дислокацій матеріалу з урахуванням напряму попереднього деформування та асиметрії циклу навантаження.

Розроблено метод прогнозування залишкового ресурсу елементів авіаційних конструкцій. Установлено, що внаслідок дії циклічного навантаження у широкому діапазоні його режимів, на поверхні плакувального шару конструкційних алюмінієвих сплавів формується та розвивається деформаційних рельєф, інтенсивність якого відображає рівень нагромадженого втомного пошкодження та залишковий ресурс елемента дослідженої конструкції. Для кількісної характеристики рельєфу може бути застосований параметр пошкодження, який визначається як відношення площі поверхні з ознаками деформаційного пошкодження до площі поверхні. Для виконання автоматизованого обчислення параметра пошкодження розроблено інструментальну базу та програмне забезпечення. Процес еволюції параметра пошкодження у процесі втоми може бути описаний регресійними рівняннями ступеневого типу. У певному діапазоні режимів навантаження залишковий ресурс може бути визначений відповідно до значення параметра пошкодження, незалежно від рівня діючих напружень. Це дозволяє застосовувати розроблений метод залишкового ресурсу за умов дії нерегулярного циклічного навантажування.