Проаналізовано і систематизовано результати визначення характеристик тріщностійкості матеріалів під довготривалим статичним і циклічним навантаженням в умовах дії водневоутримуючих середовищ. Основну увагу зосереджено на методологічних аспектах експериментальних методик визначення таких характеристик. Подано основні схеми навантаження і конструкції зразків, а також техніку проведення експериментів. Застосуваність методик апробована на сталях, що використовуються у водневій енергетиці.

Викладено деякі історичні аспекти розвитку теорії в'язкопружності й описано останні досягнення лабораторії механіки композиційних матеріалів Інституту машинознавства РАН. Підкреслено, що зараз, у зв'язку з широким використанням полімерів і композитів із полімерною матрицею, виникла необхідність комплексного вивчення їх поводження за різних режимів навантаження, температур і вологонасичення. Обгрунтовано необхідність побудови таких моделей, які могли б використовувати під час експлуатації тільки один набір параметрів для повзучості, релаксації, навантаження з різними швидкостями, розвантаження, циклічного навантаження тощо.

Запропоновано енергетичний варіант теорії повзучості початково ізотропних матеріалів з плоскими паралельними мікротріщинами. Одержано критеріальні залежності повзучості та кінетичне рівняння накопичення пошкодженості. Розглянуто базові експерименти щодо визначення параметрів матеріалу згідно з запропонованою теорією. Відзначено задовільну збіжність розрахункових і експериментальних даних для легкого сплаву з різним опором розтягуванню та стисненню.

У межах моделі ковзання - переповзання дислокацій теоретично з'ясовано як розвивається повзучість навантажених металів під опроміненням залежно від умов опромінення, властивостей зразка та його початкового стану. Ковзна дислокація може захоплювати точкові дефекти та їх малі скупчення. Встановлено всі якісно різноманітні шляхи розвитку повзучості. Показано, що невстановлена повзучість, залежно від умов опромінення та початкового стану зразка, прямує до одного зі стаціонарних режимів. Для досліджуваної моделі можливе існування одного або трьох режимів стаціонарної повзучості. Визначено стаціонарні режими, їх стійкість, критерії появи. Знайдено можливі переходи меж ними та умови, за яких вони виникають. Установлено, як у цьому разі змінюється швидкість повзучості. Одержані дозволяють обмежити розвиток повзучості шляхом створення необхідної мікроструктури зразка (щільностей різноманітних стоків точкових дефектів).

Предложен вариант теории упрочнения для описания неизотермических процессов деформирования. Постулирована зависимость параметров уравнений состояния от напряжения и температуры. Влияние предыстории нагружения на изменение скорости ползучести учитывается с помощью скалярной функции поврежденности. Изложена методика конкретизации определяющих соотношений. Эффективность подхода проиллюстрирована при описании кривых ползучести хромоникелевой стали в достаточно широком диапазоне изменения напряжений и температуры.

Ключ. слова: ползучесть, изотермические и термоциклические испытания, аналого-цифровой преобразователь, модули сбора и обработки информации, деформация, усилие, покрытие
Індекс рубрикатора НБУВ: Ж306.25-1с

Рубрики:

Тривала міцність матеріалів. Повзучість. Релаксація

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Выполнен расчет напряженно-деформированного состояния и времени начала разрушения толстостенной неравномерно нагретой трубы, нагруженной внутренним давлением, с использованием кинетической теории ползучести Работнова. Проанализировано влияние перепада температуры по радиусу трубы на распределение интенсивности напряжений и параметр повреждаемости материала в поперечном сечении трубы в различные моменты времени вплоть до начала разрушения. На основании сравнительного анализа отмечено, что соответствующие результаты, полученные с использованием аналогичной теории ползучести в формулировке Качанова, несопоставимы между собой.

Представлен вариант диффузионной ползучести поликристаллических тел, основанный на решении модельной задачи диффузионно-вязкого течения. Поликристалл рассмотрен как композитный материал, а соответствующая краевая задача решена в приближении метода самосогласованного поля. Получены простые выражения для коэффициентов вязкости поликристалла и межзеренных границ. Проанализировано уравнение ползучести при одноосном сжатии. Полученные на основании этого уравнения выводы качественно согласуются с известными экспериментальными данными.

Приведены результаты исследования ползучести влагосодержащих образцов при отрицательной температуре. Показано, что при близких прочностных характеристиках материала и идентичных условиях испытания, характер формирования поля деформации может иметь существенные отличия, которые влияют на работоспособность конструкции.

Получены конечное выражение для относительной поврежденности материала образца в зависимости от полной неупругой деформации и дифференциальное уравнение ползучести, в котором скорость ползучести выражена в виде суммы двух слагаемых. В конечное выражение для относительной поврежденности и в уравнение ползучести входят восемь коэффициентов, подбирая которые с помощью метода минимизации квадратичной невязки, удалось получить удовлетворительное совпадение расчетных кривых ползучести различных материалов с экспериментальными. Известный из литературных источников разброс экспериментальных кривых ползучести многих материалов, имеющий случайный (непредсказуемый) характер, можно описать количественно, применяя тот или иной набор коэффициентов, т.е. полагая, что каждый из восьми коэффициентов, по сути, является случайной величиной.

Рассмотрена пространственная осесимметричная задача ползучести тел вращения сложной формы из функционально-градиентных материалов. Для вариационной постановки задачи используется функционал в форме Лагранжа, заданный на кинематически возможных скоростях перемещений. Для основных неизвестных задачи ползучести - перемещений, напряжений и деформаций - в точках пространственной дискретизации сформулирована задача Коши по времени. При этом начальные условия для искомых функций находятся из решения задачи упругого деформирования тела. Разработан численно-аналитический метод решения нелинейной начально-краевой задачи ползучести, который базируется на использовании методов R-функций, Ритца и Рунге-Кутта - Мерсона. К преимуществам предложенного метода можно отнести: точный учет геометрической информации о краевой задаче на аналитическом уровне, без какой-либо ее аппроксимации, представление приближенного решения задачи в аналитическом уровне, без какой-либо ее аппроксимации, представление приближенного решения задачи в аналитическом виде, автоматический выбор временного шага. Решены задачи ползучести для полого прямого цилиндра и тела вращения сложной формы - цилиндра с вырезом эллиптической формы на наружной поверхности, нагруженных постоянным внутренним давлением. Ползучесть материала описывается законом Нортона. Рассмотрены различные законы изменения свойств ползучести материала вдоль радиальной координаты. Исследовано влияние градиентных свойств материала и геометрической формы на напряженно-деформированное состояние тел вращения. Показано, что степень влияния геометрической формы на напряженно-деформированное состояние при ползучести существенно зависит от свойств материала.