Ясній В. П. Розроблення методів прогнозування втомної довговічності псевдопружних сплавів з пам’яттю форми

Сформульовано та обґрунтовано наукові результати, які забезпечують вирішення важливої науково-технічної проблеми підвищення надійності експлуатації пристроїв з конструктивними елементами зі сплавів з пам’яттю форми, включають критерії їх втомного руйнування та методики прогнозування їх довговічності з урахуванням впливу асиметрії циклу і змінної амплітуди навантаження. Виявлено ефект значного зниження напруження початку аустенітно-мартенситного перетворення σAM (на 14%) та напруження руйнування (на 24%) наводненого сплаву порівняно з ненаводненим. Зростанням інтенсивності наводнювання та збільшенням його тривалості можна досягти відсутності ділянки пластичної деформації на кривій розтягу зразка через поєднання процесів спричиненого наводнюванням інтенсивного мартенситного перетворення та прояву водневої крихкості мартенситної структури. Виявлено тенденцію до переорієнтації поверхні макрозламу з перпендикулярної до осі зразків до руйнування по гвинтовій лінії, що, очевидно, пов’язано з проявом чинників посилення мартенситного перетворення в площині дії максимальних дотичних напружень. Встановлено основні закономірності впливу параметрів двоступінчастого циклічного навантаження зі змінною амплітудою на функціональні властивості та конструкційну втому псевдопружного СПФ. Залишкова деформація значно збільшується зі збільшенням кількості циклів навантаження при Rσ= 0,09 - 0,13 , за рахунок її пропорційного збільшення на ступенях I, і перед руйнуванням досягає майже 7%. Перехід від високої (І) до низької ступені (ІІ) частково відновлює функціональні властивості сплаву, залишкова деформацію зменшується в межах ступені ІІ, що може бути спричинене зменшенням залишкового мартенситу. Зі збільшенням кількості циклів навантаження енергія дисипації зростає на початку та в кінці ступені II, і зменшується на початку та в кінці ступені I. На відміну від цього при Rσ= 0,33 - 0,51 енергія дисипації пропорційна кількості циклів навантаження на початку, в кінці та в межах ступені I. Обґрунтовано критерій втомного руйнування псевдопружного нітинолу за малоциклового навантаження - сумарної питомої енергії пружної деформації. Показано, що на відміну від традиційних конструкційних матеріалів дисипована енергія не впливає на втомну довговічність псевдопружного СПФ. Розроблено методику прогнозування довговічності псевдопружного СПФ в умовах малоциклової втоми за сталої амплітуди з урахуванням асиметрії циклу навантаження та змінної амплітуди, яка ґрунтується на критерії втомного руйнування, визначеному за сталої амплітуди – сумарній питомій енергії пружної деформації. Відносна похибка між розрахунковими й експериментальними даними не перевищує 30,1 %, а всі розрахункові довговічності лежать всередині 2,5 прогнозованого діапазону. Запропоновано методику прискореного визначення сталих у моделі втомного руйнування, засновану на критерії сумарної питомої енергії пружної деформації за результатами випробування квазістатичним одновісним розтягом і за фіксованої сталої амплітуди навантаження.