Розрахункова оцінка розвитку тріщини при циклічному навантаженні пластини з використанням параметрів розсіяних пошкоджень матеріалу

Анотація

Надійна робота конструкцій та енергетичних машин пов’язана із забезпеченням термоміцності й довговічності їх елементів і вузлів. Нині на сучасному енергоринку склалася складна ситуація, обладнання працює у важких умовах, як наслідок, воно експлуатується на змінних режимах, що викликає прискорене спрацювання ресурсу. Забезпечення надійного використання енергетичних машин і конструкцій різної складності вимагає розрахункової оцінки термоміцності й довговічності їх елементів, що ґрунтується на застосуванні нових методик і розрахункових моделей з урахуванням ряду важливих факторів, серед яких пошкоджуваність, неоднорідність властивостей матеріалу, вплив нестаціонарних температурних полів і наявність тріщин. Дана робота присвячена розвитку методики розрахунків росту тріщини в пластинчастих елементах конструкцій при циклічному навантаженні в пружно-пластичній постановці з використанням концепції накопичення розсіяних пошкоджень у матеріалі. У вершині тріщини моделюються процеси знакозмінного пружно-пластичного деформування й тріщиностійкості матеріалу з використанням даних випробувань на втому гладких зразків. Термонапружений стан конструкції на різних режимах навантаження визначається за допомогою розробленого на основі методу скінченних елементів програмного забезпечення для кількох фіксованих глибин тріщини. У роботі розглянута кінетика поверхневої тріщини в пластині, з обох країв якої симетрично підростають тріщини при віднульовому циклічному навантаженні розтягуючими напруженнями. Пружно-пластичні задачі розв'язано для випадків плоскої деформації і плоского напруженого стану, отримано амплітуди інтенсивностей деформацій і кількість циклів навантаження залежно від глибини підростання тріщини. Встановлено, що на руйнування матеріалу суттєво впливає вид напруженого стану. Оцінка розвитку тріщин із використанням концепції накопичення розсіяних пошкоджень у матеріалі має переваги для плоских і осесиметричних задач, оскільки не має обмежень для величини пластичної зони і невеликої глибини тріщини. Після деяких удосконалень розрахункова методика може бути використана і для тривимірних задач термопластичності.