Віра В. В. Оцінювання втомної довговічності тіл з концентраторами напружень на стадіях зародження і росту тріщини

Втома матеріалів і довговічність елементів конструкцій з концентраторами напружень за циклічного навантаження. Провести експериментальне обґрунтування положень відомої уніфікованої моделі втомного руйнування матеріалів, ввести на її основі нові параметри для опису зародження і росту втомних тріщин та розробити методологію прогнозування втомної довговічності тіл з конструктивними концентраторами напружень з урахуванням впливу асиметрії циклу навантаження. Дана робота побудована на експериментально-розрахункових методах, зокрема, експериментального визначення локальних переміщень (деформацій) за допомогою механічних давачів, лазерної інтерферометрії і оптичного аналізу; механічних випробувань при циклічних навантаженнях на тріщиностійкість і втомну довговічність; розрахункових моделях визначення напружено-деформованого стану і втомної довговічності тіл з концентраторами напружень. В роботі експериментально обґрунтовано основні положення відомої уніфікованої моделі втомного руйнування і на її основі розроблено та апробовано нові способи визначення локальних параметрів цього процесу, зокрема два нові способи (захищені патентами України) експериментального визначення розміру d* втомної зони передруйнування, який визначає ефективний коефіцієнт концентрації циклічних напружень, розмах локальних деформацій та локальну енергію деформування за цикл навантаження на різних стадіях втоми матеріалів. Порівняно застосовність силових, деформаційних і енергетичних параметрів на стадіях зародження і росту тріщини, на підставі яких проведено оптимізацію термічної обробки сталей для залізничних коліс. Досліджено вплив асиметрії циклу навантаження на процеси втомного руйнування та запропоновано нові параметри, які дозволяють за різної асиметрії R циклу навантаження інваріантно описувати зародження (відносні локальні максимальні напруження ) і ріст (відносний максимальний КІН Kmax/d*(R)) втомної макротріщини в твердому тілі. Розроблено та експериментально обґрунтовано нову методику прогнозування (з похибкою 23 … 26%) довговічності циклічно навантажуваних тіл з концентратором напружень різної геометрії, базуючись лише на діаграмах циклічної тріщиностійкості матеріалів, встановлених на стадії росту макротріщини. Отримані результати і практичні рекомендації служать основою нових методів оцінювання втомної довговічності елементів конструкцій літаків ДП "Антонов".