Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Ьолі.шіпісіііо деталей машин и конструкций в зксллуаіацнп нодвсріасіся сложным режимам нагружсппя. Поэтому одна из важных задач в инженерной практике - достоверная оценка их додішсчносш.
При расчетах ресурса детачей машин используют гипотезы суммирования усталостных повреждений (УП). В настоящее время существует несколько десятков такт пнютсі, практическое применение когорых затруднено по ряху причин. Среди них: недостаточная экспериментальная обосновашюспі, отсутствие рекомендации по области рагшопалыюго использования, определению параметров и коэффициентов, нсучтепиость влияния на процесс накопления УП комплекса конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.
Актуальной задачей ресурсною прогнозирования является разработка и созсрпіснсілопанпс экспериментальных и расчетных методов ускоренной оценки характерне пік сопротивления усіалоспі деталей машин.
Эксплуатация мпошх деталей и конструкций при наличии п них дефектов піна трешнн требует разработки методов пропюзнровдния их живучееш. Применительно к пластичным копструкциопныч материалам меюлы ліпіейноіі механики разрушения неприменимы. Имеющиеся же подходи нелинейной механики в инженерных приложениях встречают ряд трудноскй принципиального характера. В этой святи стоит задача разработки и совершенствования методов определения характеристик циклической трсіїшпостойкости материалов, опенки живучести деталей и конструкций при упр'уіоаіасінчсском деформировании.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка и обоснование моделей суммирования УП, методик расчетио-экспериментальной оценки ресурса деталей машип и консірутшин на стадии до появления магистральной трещины и на стадии ее развития в условиях упругопластического деформирования с учетом комплекса определяющих факторов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Применены методы теории вероятностей и математической статистики, корреляционного анализа, экспертных оценок, моделирования и подобия, гипотезы суммирования УП, статистическая теория усталостноїт) разрушения (УР).
- разработаны методика расчетно-зкспернмснпиіміого пропюзировапия долговечности деталей машин на основе использования нескольких шпотез суммирования усталостных повреждений; программа реализации данной меюлнки па ЭВМ; способ ускоренных испытаний материалов на усталость и фрспнш-ус гадость (а.с. СССР 1762182); методика построение стохасіпческнх связей между пределом выносливости н основными характеристиками механических свойств; многоварианшые алгоритмы для
ускоренной расчстао-;жсіісримеигальной оценки характеристик
соирошвлеїшя усталости деталей маниш;
разработаны три модели суммирования повреждений, коюрые учитывают влияние уровня действующих напряжений на степень нелинейности процесса повреждешюсти, конструктивные и технодошческие особенности деіатн, условия се испытания с учетом заданной вероятности перазрушешш, исходное структурное состояние детали, неї «рию ее ниіружснпя;
ратрабогаш методика экспериментальной оценки комплекса параметров циклической трещиноетойкосш материалов при упрут опласш ческом деформировании;
предложен кршериіі перехода магерналов и хрупкое состояние;
установлены святи между поперечной составляющей пластической деформации образца, с одной стороны и известными параметрами трспншостойкости (коэффициентами интенсивности напряжений и деформаций, раскрытом вершины треншны, J-шпсіршюм, иролапшой деформацией и радиусом пластической юны у вершины треиишы), с друшн стороны;
разработаны мера локальною повреждения и модель для оценки живучести тел с трещинами при нерегулярном упрутдаласшчоском деформировании; выполнена на основе іігой модели расчетная оценка живучести рамы кормоуборочшио.комбайна.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ;
построены номоіраммьі для экспрессной оценки предела выносливости конструкционных сталей по известным значениям предельных напряжений при _ монотонном нагружешш; получены сгохасшчсскне связи между пределом выносливости и основными характеристиками механических свойств- сталей 40 и 08ХШІ12Т, в том числе для 'последней с учетом эксплуатационной наработки в условиях радиационной) облучения;
установлены корреляционные связи, пошолякштпе определять значении параметров упрочнения q и разупрочнения m іиноісзьі с>ммироііаішя повреждений Л.А.Сосповскои) но свойсгвам Материала и параметрам наїруження; предложено ц обосновано использование величины у - q/m в качестве параметра соеюяния материала при неретулярном шшпгчесюм паїружспян;
экспериментально' получены характеристики циклической грещипостойкосги иластачнш сталей 20пс, 30, 45, 09І7С, 20ГСФТЛ н 20ХГСАФЛ, которые могут быть использованы при расчетах живучести деталей и конструкций;
- экспериментально изучено влияние размеров компактных обращав на
характеристики циклической трешшіосгоіікосп; сталей 30, 45 и 20ГСФТЛ.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Ратработапиые методики и программные средства внедрены в ГСКБ ПО Томсельмаш", в учебный протес ПслГУГа, а
также использованы дня обоснования работоспособности деталей автосценного устройства во ВНИИЖТс.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные рсіулілігьі рабоїм докладывались на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов БелИИЖТа "Повышение эффективности транспортных систем и технологических процессов" (Гомель, 1988 г.), XVI научио-ісхішчсской. конференции кафедр БелИИЖТа и ДорНТО Белорусской жилетной дороги "Пути технического перевооружения и модернизации железнодорожного транспорта" (Гомель, 1989 г.), _Щ_ Веесоюшои симиотнумс но механике разрушения "Трсшииосюйкость материалов и элементов конструкций" (Житомир, 1990 г.), ТТ Всесоюзной пзучио-тсхнической конференции "Гндроулругоси и долговечность энергетического оборудования" (Каунас, 1990 г.). XI Международном коллоквиуме но механической усталости металлов (Киев, 1991 г.), JV Республиканской научно-технической конференции "Нонышепне надежности и долювечности машнн и сооружений" (Одесса, 1991 г.), V1I1 Международной конференции но механике рачр)іления (Киев, 1993 г.). Международном симпозиуме по трнбофатикс (Гомель, 1993 г.) и на Международной конференции "Колебания н полни в вколоти, тсхнолошческнх процессах и днашостке" (Минск, 1993 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 19 работ.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 283 страницах машинописного текста, содержи г: введение, пять глав, выводы и приложения; нхлючасг 80 рисунков, 43 таблицы и список' лшерагуры т 200 наименований.
