Введение к работе
Актуальность. Достоинства титановых сплавов как конструкционных; материалов заключается в их высокой-удельной прочности в.широком интервале температур и высокой коррозионной стойкости. '''&. сзя'Йи с этим, титановые сплавы находят широкое применение для судового энергетического оборудования.
В зависимости от вида сплава вредное действие коррозионной среды и повышенной температуры по разному сказывается на характеристиках статической и усталостной прочности. Получение таких характеристик при действии эксплуатационных (температура, давление, коррозионная среда) и конструктивно-технологических (концентрация напряжений, сварка) необходимо при проектировании энергетического оборудования.
Результаты испытаний на усталость лабораторных образцов имеют относительную ценность, так как не позволяют проводить расчеты на долговечность деталей с габаритами, существенно отличающимися от размеров образцов. Установление существования связи между кривой выносливости и диаграммой усталостного разрушения позволило бы повысить информативность усталостных лабораторных испытаний, получить диаграммы усталостного разрушения по резуль-' татам большого числа уже проведенных исследований, получать диаграммы усталостного разрушения в затрудненных для контроля за трещинами условиях.
В соответствии с изложенным становится актуальным получение экспериментальных данных по влиянию повышенной температуры и коррозионной среды на прочность титановых сплавов при циклическом нагружении, определение корреляционной связи между температурой, механическими свойствами и пределом выносливости титановых сплавов, разработка метода пересчета кривой выносливости в диаграмму усталостного разрушения.
Решению задач такого плана и посвящена данная диссертационная работа.
Цель работы - теоретическая разработка и экспериментальная проверка метода оценки характеристик трещиностойкости при циклическом нагружении по кривым выносливости, исследование эксплуатационных (температура, давление, присутствие коррозионной среды) и конструктивно-технологических (концентрация напряжений, сварка) факторов на характеристики сопротивления усталостному разрушению.
Научная новизна. Теоретически разработан и проверен экспе-
риментально метод пересчета кривой выносливости в диаграмму усталостного разрушения. Разработан алгоритм решения и программное обеспечение.
Выведено регрессионное уравнение между пределом выносливое ти гладкого образца при изгибе и пределом текучести и температз рой для титановых сплавов для интервала температур от 293К до 773К.
Практическая ценность. Проведен комплекс усталостных испытаний 4-х марок титановых сплавов при температурах 293...773К і воздухе, 293...373К в коррозионной среде (3% раствор //ad ) на гладких, надрезанных, трубчатых и. сварных образцах. Эти данные использованы для расчетов на прочность судового энергетическое оборудования.
Усовершенствованы методы испытания трубчатых элементов в состоянии поставки, позволяющие оценить их конструкционную про' ность при циклическом нагружении.
Реализована схема нагружения при резонансных изгибах, колі баниях с максимумом напряжений в центре заглушённого с обеих сторон отрезка трубы, что устраняет влияние заглушек на процесі усталостного разрушения.
Разработан способ испытания трубок при действии коррозион: среды высоких параметров без применения автоклава.
На защиту выносятся следующие научные положения.
-
Метод пересчета кривой выносливости в диаграмму усталостного разрушения.
-
Метод испытаний трубчатых элементов при высоком внутреї нем давлении и расчета давления в заглушённом трубчатом элемен: в зависимости от температуры нагрева и степени заполнения обьеі
-
Метод испытания трубчатого элемента на усталость при р< зонансных изгибных колебаниях с максимумом напряжений в центре элемента, где наличие заглушек не влияет на результаты испытан]
-
Экспериментальные результаты по влиянию температуры леї таниії, коррозионной среды, сварки, концентрации напряжений на предел выносливости титановых сплавов марок 7М, ЗВ, 17, 19, дні раммы усталостного разрушения на воздухе и в коррозионной ереді при комнатной и повышенной температурах.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывалис: - на научно-технической конференции Ленинградского кораблестроительного института (Ленинград 1971 г.);
на научно-технической конференции Дагестанского политех-гаческого института (Махачкала, 1972 г.);
на.научном семинаре кафедры сопротивления материалов Ленинградского политехнического института (Ленинград, 1985г.);
на научно-технической конференции (Минск 17-18 апреля, 1990г.);
на симпозиуме "Механика разрушения" октябрь 1990 г. (Житомир);
на научном семинаре факультета механизации портов ОЛНМФа (Одесса) 16 января 1991 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 7 публикациях.