Панасенко О. В. Особливості руйнування вуглецевих та теплостійких сталей при ініціюванні та розповсюдженні тріщини в зоні в’язко-крихкого переходу

Метою даної роботи є отримання нових даних і встановлення залежностей між параметрами структури зламів зразків різних типів і фізико-механічними характеристиками (швидкістю і питомою енергією) зародження і розповсюдження тріщини в конструкційних і теплостійких сталях в області в'язко-крихкого переходу. Об’єктом дослідження є процес зародження та розповсюдження тріщини в зразках різних типів при різних видах термосилового навантаження. Для цього в роботі використовуються сучасні експериментальні та чисельні методи досліджень. В роботі використовувались експериментальні та чисельні методи дослідження зародження, розповсюдження та зупинки тріщини при різних видах термосилового навантаження. Були розроблені експериментальні методики дослідження зародження та розповсюдження тріщини в дискових зразках при термошоці та в зразках Шарпі, малорозмірних зразках і в зразках з бічними надрізами при ударному навантаженні. Ударні випробування проводились на інструментованому вертикальному копрі, обладнаному високошвидкісною системою реєстрації деформацій та зусиль. Були розроблені методики та програмне забезпечення для проведення металографічних досліджень з використанням методики кількісного аналізу цифрових растрових зображень та алгоритму їх сегментації, що є окремим випадком групи методів кластерного аналізу. Металографічні випробування проводились за допомогою оптичного мікроскопу прямого типу Carl Zeiss AxiotechVario, оснащеного об'єктивами Carl Zeiss Epiplan і камерою Canon PowerShot G9. Методами кількісної металографії та фрактографії (із застосуванням алгоритму сегментації зображення) визначено довжини крихких проскоків тріщини на поверхні дискового зразка та відносні частки площі гребнів відриву на фрактограмах зламу на шляху розповсюдження тріщини. Було розроблено методики визначення моменту зародження тріщини та миттєвої швидкості її розповсюдження з використанням спеціальних розривних датчиків. Отримано нові дані щодо зміни в часі миттєвої швидкості розповсюдження тріщини в зразках Шарпі зі сталі 45 та дискових зразках зі сталі 20, стали 45 і стали 15Х2НМФА. Встановлений вплив утворення бічних утягувань в стандартних зразках Шарпі на визначення моменту зародження тріщини на відміну від зразків з бічними надрізами. За результатами чисельних розрахунків з використанням моделі пошкоджуваності матеріалу був проведений аналіз процесів зародження та розповсюдження тріщини, який показав, що результати експериментального та чисельного моделювання добре узгоджуються та бічне утягування, що виникає в зразках Шарпі, впливає на момент зародження тріщини. Результати проведених досліджень та розроблені методики знайшли своє застосування при проведенні робіт з оцінки ресурсу і пошуку додаткових резервів міцності елементів обладнання 1-го контуру Рівненської та Південно-Української АЕС.