Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении
Предложена методика оценки долговечности различных металлических сплавов с разной структурой при непропорциональном малоцикловом нагружении, которая базируется на эквивалентной деформации типа Писаренко-Лебедева и корректирующей функции, учитывающей такие эффекты непропорционального нагружения, как...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2007
|
| Назва видання: | Проблемы прочности |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48076 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении / С.Н. Шукаев, К.В. Панасовский, М.Н. Гладский // Проблемы прочности. — 2007. — № 4. — С. 31-39. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-48076 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-480762013-08-14T15:53:06Z Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении Шукаев, С.Н. Панасовский, К.В. Гладский, М.Н. Научно-технический раздел Предложена методика оценки долговечности различных металлических сплавов с разной структурой при непропорциональном малоцикловом нагружении, которая базируется на эквивалентной деформации типа Писаренко-Лебедева и корректирующей функции, учитывающей такие эффекты непропорционального нагружения, как дополнительное упрочнение и снижение долговечности при деформировании по непропорциональным траекториям. Расчетные результаты сравниваются с экспериментальными, которые получены разными исследователями на сталях, титановых, никелевых и алюминиевых сплавах. Отмечается хорошее совпадение результатов для всех исследуемых материалов и траекторий деформирования. Погрешность расчета при непропорциональном нагружении практически совпала с таковой при пропорциональном. Запропоновано методику оцінки довговічності різних металевих сплавів із різною структурою при непропорційному малоцикловому навантаженні, яка базується на еквівалентній деформації тину Писаренка-Лебедєва і коригуючій функції, що враховує такі ефекти непропорційного навантаження, як додаткове зміцнення і зниження довговічності при деформуванні за непропорційними траєкторіями. Розрахункові результати зіставляються з експериментальними, що отримані різними дослідниками на сталях, титанових, нікелевих і алюмінієвих сплавах. Отримано хороший збіг результатів для всіх досліджуваних матеріалів і траєкторій деформування. Похибка розрахунку при непропорційному навантаженні практично збіглася з такою при пропорційному. We propose a technique offatigue life prediction for various metal alloys (of various microstructure) for non-proportional low-cycle loading conditions, which technique is based on the equivalent strain of the Pisarenko- Lebedev type and the correction function which accounts for such effects of non-propor tional loading, as additional hardening and fatigue life reduction due to deformation by non-proportional loading trajectories. The calculated results are compared with experim ental ones obtained by different researchers for various steels and titanium , nickel and alum inum alloys. Good correlation is obtained for all studied materials and deformation trajectories. The levels of calculation errors obtained in non-proportional and proportional loading cases are found to be practically the same. 2007 Article Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении / С.Н. Шукаев, К.В. Панасовский, М.Н. Гладский // Проблемы прочности. — 2007. — № 4. — С. 31-39. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48076 539.42 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Шукаев, С.Н. Панасовский, К.В. Гладский, М.Н. Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении Проблемы прочности |
| description |
Предложена методика оценки долговечности различных металлических сплавов с разной структурой при непропорциональном малоцикловом нагружении, которая базируется на эквивалентной деформации типа Писаренко-Лебедева и корректирующей функции, учитывающей такие эффекты непропорционального нагружения, как дополнительное упрочнение и снижение долговечности при деформировании по непропорциональным траекториям. Расчетные результаты сравниваются с экспериментальными, которые получены разными исследователями на сталях, титановых, никелевых и алюминиевых сплавах. Отмечается хорошее совпадение результатов для всех исследуемых материалов и траекторий деформирования. Погрешность расчета при непропорциональном нагружении практически совпала с таковой при пропорциональном. |
| format |
Article |
| author |
Шукаев, С.Н. Панасовский, К.В. Гладский, М.Н. |
| author_facet |
Шукаев, С.Н. Панасовский, К.В. Гладский, М.Н. |
| author_sort |
Шукаев, С.Н. |
| title |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| title_short |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| title_full |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| title_fullStr |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| title_full_unstemmed |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| title_sort |
оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном малоцикловом нагружении |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48076 |
| citation_txt |
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорциональном
малоцикловом нагружении / С.Н. Шукаев, К.В. Панасовский, М.Н. Гладский // Проблемы прочности. — 2007. — № 4. — С. 31-39. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Проблемы прочности |
| work_keys_str_mv |
AT šukaevsn ocenkadolgovečnostimetalličeskihsplavovprineproporcionalʹnommalociklovomnagruženii AT panasovskijkv ocenkadolgovečnostimetalličeskihsplavovprineproporcionalʹnommalociklovomnagruženii AT gladskijmn ocenkadolgovečnostimetalličeskihsplavovprineproporcionalʹnommalociklovomnagruženii |
| first_indexed |
2025-07-04T08:14:49Z |
| last_indexed |
2025-07-04T08:14:49Z |
| _version_ |
1836703432458633216 |
| fulltext |
УДК 539.42
Оценка долговечности металлических сплавов при непропорцио
нальном малоцикловом нагружении
С. Н . Ш у к а е в , К . В . П а н а с о в с к и й , М . Н . Г л а д с к и й
Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический
институт”, Киев, Украина
Предложена методика оценки долговечности различных металлических сплавов с разной
структурой при непропорциональном малоцикловом нагружении, которая базируется на
эквивалентной деформации типа Писаренко-Лебедева и корректирующей функции, учиты
вающей такие эффекты непропорционального нагружения, как дополнительное упрочнение
и снижение долговечности при деформировании по непропорциональным траекториям.
Расчетные результаты сравниваются с экспериментальными, которые получены разными
исследователями на сталях, титановых, никелевых и алюминиевых сплавах. Отмечается
хорошее совпадение результатов для всех исследуемых материалов и траекторий дефор
мирования. Погрешность расчета при непропорциональном нагружении практически совпа
ла с таковой при пропорциональном.
Ключевые слова: м алоцикловая усталость, неп ропорциональное нагруж е
ние, кри тери и предельного состояния, оценка долговечности.
В веден и е. Х арактерной особен ностью эксплуатации м ногих ответст
венны х элем ентов конструкций и деталей м аш ин является их работа в
условиях м ногоосного м алоциклового нагруж ения. П ри этом конструкцион
ны й м атериал в зонах м аксим ального напряж ения работает за пределам и
упругости , где проявляю тся эф ф екты циклического деф орм ирования. К ак
показы ваю т эксперим ентальны е исследования и опы т эксплуатации подоб
ны х конструкций, для такого типа нагруж ения характерной есть зависи
м ость процессов деф орм ирования и разруш ения м атериалов от таких ф акто
ров, как вид напряж енного состояния и ф орм а траектории нагруж ения.
В последнее врем я изучению влияния этих факторов на м алоцикловую
прочность конструкционны х м атериалов уделяли вним ание м ногие исследо
ватели, работаю щ ие в области м еханики твердого деф орм ированного тела
[1-11 и др.]. В больш инстве случаев испы ты вали м еталлы и их сплавы.
Результаты исследований свидетельствую т, что характер поведения м ате
риалов при м алоцикловом нагруж ении по пропорциональны м и неп ропор
ци ональны м траекториям разны й. Так, устан овлен эф ф ект “дополнитель
ного упрочнени я”, которы й проявляется в том, что при одинаковом размахе
эквивалентной деф орм ации м атериал больш е упрочняется по неп ропорци
ональны м траекториям циклического деф орм ирования, чем по проп орци
ональны м . К ром е того, показано сущ ествование прям ой зависи м ости м еж ду
ум еньш ением долговечности и увеличен ием величины дополнительного д е
ф орм ационного упрочнения м еталлических сплавов при непропорци ональ
ном м алоцикловом нагруж ении. Д ля различны х м еталлов с разной струк
турой им еет м есто расхож дение в величине дополнительного циклического
упрочнения при непропорциональном нагруж ении, т.е. м еталлы и их сплавы
© С. Н. ШУКАЕВ, К. В. ПАНАСОВСКИЙ, М. Н. ГЛАДСКИЙ, 2007
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4 31
С. Н. Шукаев, К. В. Панасовский, М. Н. Гладский
в зависим ости от структуры м огут проявлять больш ую или м еньш ую чувст
вительность к таком у фактору, как неп ропорци ональность нагруж ения.
Больш инство из известны х авторам методов оценки долговечности в
условиях м ногоосной м алоцикловой усталости не учиты ваю т вы ш еуказан
ны е особен ности процессов деф орм ирования и разруш ен ия м еталлических
м атериалов, поэтом у использование их в условиях непропорционального
нагруж ения является эксперим ентально необоснованны м .
Н иж е предлож ена м етодика оценки долговечности м еталлических спла
вов при м ногоосном м алоцикловом нагруж ении, базовы е уравнени я которой
учиты ваю т эф ф екты непропорционального нагруж ения и м огут использо
ваться для сплавов с различной чувствительностью к непропорци ональ
ности нагруж ения.
Традиционно для оценки сопротивления м атериалов в эксплуатацион
ны х условиях, когда систем а действую щ их напряж ений м ож ет бы ть п р о
извольной, использую тся условия эквивалентности (критерии прочности).
Н аибольш ее распространение при оценке предельного состояния в условиях
м алоциклового нагруж ения получили критерии деф орм ационного типа.
В ы ш еуказанны е эксперим ентальны е законом ерности свидетельствую т,
что эквивалентны й разм ах деф орм ации при непропорциональном н агру
ж ении Дв 1ур м ож ет бы ть представлен как ф ункция трех парам етров:
Дв ЯР = I (Д в eq , a, I ЯР X (1)
где Дв щ - разм ах эквивалентной деф орм ации, определяем ы й по вы бранной
теории прочности; а - коэф ф ициент чувствительности м атериала к н еп ро
порциональности нагруж ения; / яр - парам етр непропорциональности н а
груж ения, которы й зависи т только от ф орм ы траектории деф орм ирования.
Д анны й подход реализован в работе [6]. О сновны е его полож ения и
дальнейш ее развитие излож ены ниже.
К р и т е р и й И т о -С а к а н е -О н а м и -С о с и . Э квивалентны й разм ах деф ор
м ации при непропорциональном нагруж ении предлагается [6] рассчиты вать
следую щ им образом:
Дв ЯР = (1+ а 1 ЯР )Дв ь (2)
где Д в ! - разм ах главной деф орм ации,
Д в ! = т а х [ в 1тах - в г( О с о э £ ( г)]. (3)
П арам етры уравнени я (3) и их граф и ческая интерпретация представ
лены на рис. 1.
К оэф ф ициент а , учиты ваю щ и й эф ф ект “дополнительного упрочнени я”,
определяется как
а (1) - <7(0)
а = ^ о ^ , (4)
где а ( 1) и а ( 0) - соответственно ам плитуды эквивалентны х напряж ений в
цикле при нагруж ении по круговой траектории в пространстве деф орм аций
32 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4
Оценка долговечности металлических сплавов
ти п а М изеса (м аксим альное напряж ение) и при пропорциональном нагру
ж ении (м иним альное напряж ение) при одном и том ж е значении разм аха
эквивалентной деф ормации.
П арам етр неп ропорци ональности нагруж ения / № учиты вает историю
изм енения главны х деф орм аций за цикл и определяется так:
Т
/ мр = 2 Т Г — / (£ 1(£)|й1п , (5)2Т£ 1тах о
где £ Т( £) - абсолю тная величина наибольш ей главной деф орм ации в м ом ент
врем ени £; £ 1тах - м аксим альное значение £ Т( £); Т - продолж ительность
цикла; £(£) - угол м еж ду направлениям и £ 1тах и £ Т( £) - рис. 1.
1=В
Рис. 1. Изменение максимальной абсолютной величины главной деформации £ за цикл.
М о д и ф и к а ц и я к р и т е р и я И т о -С а к а н е -О н а м и -С о с и . П ри анализе п а
рам етра Д£ мр [6] вы явлены его как полож ительны е, так и отрицательны е
стороны . Н апример, в предельном случае (при пропорциональном нагру
ж ении) ф орм ула (2) приним ает вид Д£ мр = Д£ I, т.е. данны й подход вы рож
дается в критерий наибольш их линей ны х деф ормаций.
Ранее [12, 13] бы ла проан али зирована эф ф ективность известны х одно-,
двух- и трехпарам етрически х критериев прим енительно к м ногоосном у
м алоцикловом у нагруж ению в деф орм ационной трактовке. В результате
установлено, что однопарам етрические критерии, к которы м относится и
критерий наибольш их линей ны х деф орм аций, значительно хуж е коррели
рую т с эксперим ентальны м и данны м и при двухосном пропорциональном
нагруж ении, чем критерии двухпарам етрического типа, как, наприм ер кр и
терии П и сарен ко-Л ебедева или К улона-М ора.
К ром е того, известно, что сущ ествую т расхож дения м еж ду величинам и
дополнительного упрочнения металлов с разной структурой. Если для конст
рукц ионн ы х сталей им еет м есто сущ ественное дополнительное упрочнение,
то для титановы х сплавов оно слабо вы раж ено или вообщ е отсутствует. П ри
отсутстви и доп олнительного уп рочн ен и я коэф ф и ц и ен т а равен нулю , в
0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4 33
С. Н. Шукаев, К. В. Панасовский, М. Н. Гладский
р е з у л ь т а т е и м е е м А е н р = А е р Т а к и м о б р а з о м , н е п р о п о р ц и о н а л ь н о с т ь н а
г р у ж е н и я н е у ч и т ы в а е т с я , в т о в р е м я к а к э к с п е р и м е н т а л ь н ы е и с с л е д о в а н и я
с в и д е т е л ь с т в у ю т о п а д е н и и д о л г о в е ч н о с т и п р и н е п р о п о р ц и о н а л ь н о м н а г р у
ж е н и и и д л я т и т а н о в ы х с п л а в о в . П о э т о м у к о э ф ф и ц и е н т а , п р е д л о ж е н н ы й в
р а б о т е [6] , м о ж н о п р и м е н я т ь т о л ь к о д л я м а т е р и а л о в с з а м е т н ы м д о п о л н и
т е л ь н ы м у п р о ч н е н и е м .
Н и ж е п р е д л а г а е т с я с л е д у ю щ а я м о д и ф и к а ц и я п о д х о д а к о п р е д е л е н и ю
п а р а м е т р а А е н р .
Э к в и в а л е н т н ы й р а з м а х д е ф о р м а ц и и п р и н е п р о п о р ц и о н а л ь н о м н а г р у
ж е н и и А е н р о п р е д е л я е т с я с и с п о л ь з о в а н и е м к р и т е р и я П и с а р е н к о - Л е б е д е в а
в д е ф о р м а ц и о н н о й т р а к т о в к е :
■\/(е 1 - е 2)2 + (е 2 - е 3 )2 + ( е 3 _ е 1)2
е р ь = % е / г т ; ^ +
+ (1- * е )
е 1 + „ * (е 1 + е 2 + е 3 ) 1- 2у _______________
ч *1 + V
< е пр : (6)
*
гд е Хе =
л
2(1 + V )
пр
\ У пр )
- 1 ; е 1, е 2, е з - в е л и ч и н ы г л а в н ы х д е ф о р
м а ц и й ; у пр - п р е д е л ь н а я а м п л и т у д а д е ф о р м а ц и и с д в и г а в у с л о в и я х ч и с т о г о
к р у ч е н и я д л я з а д а н н о й д о л г о в е ч н о с т и ; е пр - п р е д е л ь н а я а м п л и т у д а п р о
д о л ь н о й д е ф о р м а ц и и в у с л о в и я х р а с т я ж е н и я - с ж а т и я д л я э т о й ж е д о л г о
в е ч н о с т и .
%
К о э ф ф и ц и е н т п о п е р е ч н о й д е ф о р м а ц и и V р а с с ч и т ы в а е т с я п о ф о р м у л е
V * = 0 , 5 - 0 ,2 -° 0,2
р ьЕ е
В ы ш е о т м е ч а л о с ь , ч т о ч у в с т в и т е л ь н о с т ь м а т е р и а л о в к н е п р о п о р ц и о
н а л ь н о с т и н а г р у ж е н и я с в я з а н а с п а д е н и е м д о л г о в е ч н о с т и . Р а н е е [ 1 3 ] п р е д
л а г а л о с ь о п р е д е л я т ь к о э ф ф и ц и е н т ч у в с т в и т е л ь н о с т и к н е п р о п о р ц и о н а л ь
н о с т и н а г р у ж е н и я ч е р е з э ф ф е к т п а д е н и я д о л г о в е ч н о с т и , к о т о р ы й н а б л ю
д а е т с я п р и с о п о с т а в л е н и и п р о п о р ц и о н а л ь н ы х и н е п р о п о р ц и о н а л ь н ы х р е ж и
м о в д е ф о р м и р о в а н и я . Т а к о й п о д х о д и м е е т о ч е в и д н ы е п р е и м у щ е с т в а п р и
и с п о л ь з о в а н и и м а т е р и а л о в , д л я к о т о р ы х д о п о л н и т е л ь н о е у п р о ч н е н и е с л а б о
п р о я в л я е т с я л и б о о т с у т с т в у е т . В н а с т о я щ е й р а б о т е п р е д л а г а е т с я р е а л и з а ц и я
д а н н о г о п о д х о д а в в и д е
1п =
/ №
(7)
34 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4
Оценка долговечности металлических сплавов
где ^ - коэф ф иц иент чувствительности к непропорциональности нагру
ж ения; к - тангенс угла н аклон а кривой долговечности при р астяж ен и и -
сж атии; к ' - тангенс угла наклона кривой долговечности при неп ропор
циональном нагруж ении; значения В и В' находятся по данны м рис. 2.
Рис. 2. Схема определения коэффициента 7 .
П редполож ив, что в двойны х логариф м и ческих координатах кривы е
долговечности им ею т одинаковы й угол наклона, т.е. к = к ', уравнение (7)
м ож но преобразовать к виду
1
7 =
I Ы Р
в
В'
- 1 (8)
Если в качестве непропорционального нагруж ения вы брать круговы е
траектории циклического деф орм ирования в пространстве М и зеса ( I ЫР = 1),
то получим
В
7 = В , - 1- (9)
Таким образом, уравнение (1) м ож но представить в виде
Ає Ы Р = (1 + 7 1 Ы Р )Ає Р Ь , (10)
где Ає Р Ь - м аксим альны й разм ах эквивалентной деф орм ации по критерию
П исарен ко-Л ебедева, Ає Р Ь = т а х [ є Р Ь - є рь ( і )с°8 і)].
Х а р а к т е р и с т и к и исследуем ы х м а те р и а л о в и т р а е к т о р и и д еф о р м и р о
в а н и я . С целью проверки предлагаемой м одификации подхода [6] бы ли обра
ботаны эксперим ентальны е данны е м еталлических сплавов с разной струк
турой [9 -14], характер поведения которы х в условиях неп ропорци ональ
ного циклического упругопластического деф орм ирования разны й.
В табл. 1 и 2 приведены ф изико-м еханические и усталостн ы е характе
ристики исследуем ы х материалов.
НБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4 35
С. Н Шукаев, К. В. Панасовский, М. Н. Гладский
Т а б л и ц а 1
Физико-механические характеристики исследуемых материалов
Материал
а
hj
С ° 0 ,2 ,
МПа
o' B!
МПа
V Литературный
источник
1Cr-18Ni-9Ti 193 310 605 0,3 [9]
08X18H10T 203 320 690 0,29 [2 ]
304 stainless steel 185 260 690 0,29 [7]
SUS 304 193 123 403 0,3 [1 0 ]
6061 Al alloy 80 320 350 0,33 [7]
BT1-0 1 1 2 490 565 0,33 [1 1 ]
BT9 118 865 970 0,32 [8 ]
Inconel 718 208,5 1160 1420 0,34 [3]
Т а б л и ц а 2
Характеристики циклической прочности исследуемых материалов
Материал A n a V
1Cr-18Ni-9Ti 1842,70 -2,1236 0,238 0,794
08X18H10T 616,74 -3,6062 0,950 0,732
304 stainless steel 2342,10 -4,6904 0,900 0,795
SUS 304 2630,20 -2,9744 0,300 0,947
6061 Al alloy 1396,20 -3,1576 0 , 2 0 0 0,500
BT1-0 4307,00 -3,8226 0 0,140
BT9 809,31 -2,0602 0,080 0,250
Inconel 718 13818,00 -3,4341 0 0,789
Н а рис. 3 представлены рассм атриваем ы е траектории неп ропорци ональ
ного циклического деф орм ирования.
m
/ — ~ " 'x
/1
\
\
1\\
Ic1b /
s /
3
(
[W3
\
4 )— 8
m
/ ✓
11
\ / / / ' s\ /
У /s /
13
36
Рис. 3. Исследуемые траектории деформирования (1-15).
Й'ОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, N 4
Оценка долговечности металлических сплавов
□
С
*
* /
/
/ 1С1-18№ 9Т1
/
(тра гктория 8)
100 1000 10000
, цикл
\
/□ ^ 304
/ (траекп
* * # 1 ,2 ,3 ,
/ ■ ППП.......................
ш1е5£ я*ее!
горни
4, 5 ,6 ,7 )
100 10000
N3, цикл
§
=г
1000 □X
: У (хр
ВТ1-0
ектории 8,13)
--------------
100 1000 10000
N3, цикл
8
® /
в /
(■
в т а
траектория 14)
100 1000
N э, цикл
5г=г
] А
V *
А
• 1
□ 1 траектории
• 1
6 , 7 , 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 )
100 1000
N1*, цикл
5г
' [
сР
----------- — 7
* /
: а У * /
: □ * . /
:
/ •
/ (тра
—— • ---------------
яхтя 304
ектории 14.15) ----------------
1000 10000
цикл
♦
□
□ у /
у 60 >1 А1 аИоу
(ц» лектории
1 ,2 ,3 .4 , 5,6 ,7, 8)
100 1000
N3, цикл
□
□ /
□
/ *
(Т|> аект<
псоие1718
>рии 8 ,13)
1000 10000 100000
Ы,,цикл
Рис. 4. Прогнозирование долговечности исследуемых материалов по критерию Ито-Сака-
не-Онами-Соси (□ ) и по модифицированному ( • ) .
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 4 37
С. Н. Шукаев, K. В. Панасовский, М. Н. Гладский
О тм етим , что в работе не рассм атривались траектории с асим м етрией
парам етров цикла нагруж ения. П оэтом у говорить о прим енении предло
ж енной м етодики к таким траекториям пока не представляется возможны м.
Н еобходимы дальнейш ие исследования.
С о п о став л ен и е эк с п е р и м е н т а л ь н ы х д а н н ы х с р е зу л ь т ат а м и р асчета .
В расчетах использовали степенную зависим ость числа циклов до разру
ш ения N f от разм аха эквивалентной деф орм ации Аг eq.
N f = A( Аг eq ) n , (11)
где A и n - константы уравнени я долговечности , определяем ы е но резуль
татам испы таний при р астяж ен и и -сж ати и ; величина Аг eq приним алась
равной эквивалентном у разм аху деф орм аци и при непропорциональном н а
груж ении Аг nP ■
Расчеты вы полняли как но м одиф ицированном у уравнени ю (10), так и
но исходном у уравнению И тo -C ак ан е -O н ам и -C o си (2). С равнение получен
ны х результатов и их корреляция с эксперим ентальны м и дан ны м и п ри
ведены на рис. 4.
В ы в о д ы
1. П редлож ена м етодика оценки долговечности м еталлических м ате
риалов в условиях сложного циклического унругопластического деф орм иро
вания, которая базируется на м одиф ицированном критерии И тo -C а к а н е -
Oнами-Coси■
2. П оказано, что м етодика м ож ет использоваться для оценки долго
вечности м еталлических сплавов с разной структурой в условиях м ного
осного циклического унругопластического деф орм ирования как при проп ор
циональном , так и при непропорциональном нагруж ении.
Р е з ю м е
Запропоновано м етодику оцінки довговічності р ізних м еталевих сплавів із
р ізною структурою при неп ропорцій ном у м алоцикловом у навантаж енні,
яка базується на еквівалентній деф орм ац ії ти н у П и сарен ка-Л ебедєва і кори
гую чій ф ункції, щ о враховує такі еф екти непропорційного навантаж ення, як
додаткове зм іцнення і зниж ення довговічності при деф орм уванн і за н еп ро
порц ійним и траєкторіям и. Розрахункові результати зіставляю ться з експ е
рим ентальним и, щ о отрим ані р ізни м и дослідникам и на сталях, титанових,
н ікелевих і алю м інієвих сплавах. О трим ано хорош ий зб іг результатів для
всіх дослідж уваних м атеріалів і траєкторій деф орм ування. П охибка р о зр а
хунку при неп ропорцій ном у навантаж енні практично збіглася з такою при
пропорційном у.
1. Kanazawa K., Miller K. J., and Brown M. W. Low -cycle fatigue under
out-of-phase loading conditions // Trans. A SM E J. Eng. M ater. Techn. -
1977. - 99. - P. 222 - 228.
38 ISSN Ü556-171X. Проблемы прочности, 2ÜÜ7, № 4
Оценка долговечности металлических сплавов
2. Можаровский Н. С., Шукаев С. Н. Д олговечность конструкционны х
м атериалов при непропорциональны х путях м алоциклового нагруж ения
// П робл. прочности. - 1988. - № 10. - С. 47 - 54.
3. Sosie D. F., Kurath P., and Koch J. A m u ltiax ial fatigue dam age param eter.
B iaxial and m u ltiax ial fatigue / M . W . B row n and K. J. M iller (Eds.). -
London: M echanical E ngineering Publications, 1989. - P. 535 - 550.
4. Doong S. H., Socie D. F., and Robertson I. M. D islocation substructures and
nonproportional harden ing // A SM E J. Eng. M ater. Techn. - 1990. - 112,
N o. 4. - P. 456 - 464.
5. Апайчев М. В., Иванов И. А., Понъкин А. П. М оделирование эф ф ектов
изотропного упрочнения при непропорциональном циклическом нагру
ж ении // П робл. прочности. - 1991. - № 7. - С. 47 - 51.
6. Itoh T., Sakane M., Ohnami M., and Socie D. F. N onproportional low -cycle
fatigue criterion for type 304 stainless steel // A SM E J. Eng. M ater. Tech. -
1995. - 117, N o. 3. - P. 285 - 292.
7. Itoh T., Nakata T., Sakane M., and Ohnami M. N onproportional low -cycle
fatigue o f 6061 alum inium alloy under 14 strain paths: 5th Int. Conf. on
B iax ial/M ultiax ial Fatigue and Fracture. - C racow ’97, Poland.
8. Шукаев С. H. Д еф орм ирование и долговечность титанового сплава ВТ9
в условиях непропорционального м алоциклового нагруж ения // П робл.
прочности. - 2001. - № 4. - С. 46 - 54.
9. Chen X., An K., and Kim K. S. L ow -cycle fatigue o f 1 C r-1 8 N i-9 T i stainless
steel and re la ted w eld m etal under axial, to rsional and out-of-phase loading //
Fatigue Fract. Eng. M ater. Struct. - 2004. - 27. - P. 439 - 448.
10. Nitta A., Ogata T., and Kuwabara K. The effect o f axial-torsional straining
phase on elevated-tem perature b iax ial low -cycle fatigue life in SUS 304
stainless steel // J. Soc. M ater. Sci. - 1987. - 36, N o. 403. - P. 376 - 382.
11. Шукаев С. М., Гладсъкий М. М. М алоциклова утом а титанового сплаву
ВТ1-0 в ум овах пропорційного та непропорційного навантаж ення //
Наук. вісті Н Т У У “К П І” . - 2005. - Вип. 6. - С. 86 - 92.
12. Шукаев С. К ритерії м алоциклової утом и при непропорційном у н аван
таж енні // М аш инознавство. - 1997. - № 3. - С. 6 - 9.
13. Шукаев С. Н., Заховайко А. А., Гладский М. Н., Панасовский К. В.
О ценка критериев м алоцикловой усталости при м ногоосном нагруж е
нии // Н адеж ность и долговечность м аш ин и сооруж ений. - 2004. - № 2.
- С. 127 - 135.
14. Бородий М. В. О разработке деф орм ационного критерия м алоцикловой
усталости // П робл. прочности. - 2001. - № 3. - С. 28 - 37.
П о с т у п и л а 15. 05. 2006
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2007, № 4 39
|