Введение к работе
Актуальность~темы.~ Расчеты на основе реологически неустойчивых моделей материала приводят к новым представлениям о прочности, живучести и разрушении деформированных тел при квазистатическом нагружении. Эти модели отражают экспериментальный факт существования у структурно-неоднородных материалов стадии предразрушения, описываемой падающей ветвью диаграммы деформирования. Результатом решения краевой задачи механики разупрочняющихся материалов стало корректное феноменологическое описание механизма зарождения и развития разрывов нарушения сплошности в твердом теле, не имеющем начальных дефектов.
Для уючнення прогноза ресурса изделий при многоцикловом
нагружении традиционные модели накопления усталостных повреждений
дополняются стадией неустойчивого циклирования, связанной с
накоплением остаточных циклических макродеформаций. Существование
этой стадии вытекает из концепции вырождения статических свойств
материала с ростом числа циклов тренировки. Деградация, статической
диаграммы деформирования отражает взаимосвязь статических и
циклических свойств материала, имеет модельное и экспериментальное
обоснование. .;
Цжь_работь1 состоит в применении математической модели разупрочняющейся среды к случаю многоциклового нагружения и разработке уточненной методики расчета долговечности элементов конструкций с полным использованием ресурсов материала, без привлечения специальных критериев усталостного разрушения.
Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретическими исследованиями с применением строгого математического аппарата, качественным отражением в континуальных моделях механизмов вырождения свойств материала при циклировании, использованием современного испытательного оборудования.
Научная новизна
Построены эволюционные уравнения связанной параметризованной краевой задачи теории многоцикловой усталости, учитывающие вырождение полной диаграммы деформирования материала и накопление остаточных деформаций. Предложена двухэтапная методика решения данной задачи, содержащая итерационную процедуру решения квазистатической задачи и правило нелинейного суммирования повреждений.
На основе положений теории катастроф установлена взаимосвязь статических и циклических свойств волокнистого материала. Показано, что в обоих случаях причиной разрушения является неустойчивость процесса деформирования.
Экспериментально построены кривые равновесного деформирования ряда материалов, в том числе и циклически тренированных. На конкретных примерах показана зависимость долговечности элемента
;'""' ,, h .'^Т'""ї;;ч.--'.'.:',"ь-' - ' '-!
. j і
конструкций . от характеристик деформационного и циклического
разупрочнения материала. ,.,.- ,;
Проведено численное'модедирование на,ЭВ>М циклической стойкости трубы под действием внутреннего пульсирующегр давления.
Практическое значение работы состоит в том, что разработанные на основе модельных представлений краевая задача, методика и алгоритм ее решения могут использоваться для уточненного расчета долговечности и живучести конструктивных элементов. Практические рекомендации по выбору материала для живучей конструкции и целесообразности проведения циклической тренировки изделий задействованы на КАМАЗе и ПО "Уралхиммаш".
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на
1). IX НТК "Статистические ч,методы., расчета на прочность"
(Свердловск, 1974); ' "...
" 2). IV НТК (Пермь, 1974); "",.,.
-'*' 3). X НТК "Новые методы расчетов элементов конструкций на
прочность" (Свердловск, 1975); . -
4). ' XI НТК, "Пути повышения прочности, надежности и
долговечности выпускаемых машин и оборудования" (Свердловск, 1976);
'Мі 5). V НТК "Циклическая прочность и повышение несущей
способности изделий" (Пермь, 1978); ,.
""б). Всесоюзной конференции "Проблемы оптимизации и надежности в
строительной механике" (Вильнюс, 1979);
7). Уральской зональной конференции "Применение композиционных
материалов на полимерной и металлической матрицах в машиностроении"
(Уфа, 1992);' ... „. -,.",
1 8)1" Всесоюзной конференции "Технология, и средства производства
заготовок деталей машин''(Свердловск, 1983); >п<,~-
9). Уральской зональной НТК "Пути повышения надежности и
ресурса/систем машин"(Свердловск, 1983); .,, ,, ;>< ь о
10). I НТК "Проблемы прочности, надежности и живучести элементов конструкций машиностроительной промышленности" (Петропавловск, 1985);
11). НТК "Применение новых материалов, прогрессивных технологических процессов' и средств вычислительной техники в машиностроении" (Свердловск, 1987);
12). Всесоюзной конференции "Эксплуатационная надежность машин, роботов и модулей ГПС" (Свердловск, 1987);
13). Республиканской НТК "Механика машиностроения" (Брежнев, 1987); .
14). VI НТК КАМАЗ - КАМПИ "Научно-производственные и социально-экономические проблемы производства автонобиля КАМАЗ" (Брежнев, 1988);,
15). Всесоюзном совещании-семинаре молодых ученых "Актуальные проблемы механики оболочек" (Казань, 1988);
16).Всесок>зной НТК "Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур" (Каунас, 1989); '
17). Н.Т. семинаре "Механика и технология машиностроения"
(Свердловск, 1990);
18). X зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1995);
-19), Научном семинаре отдела усталости и термоусталости института
проблем прочности АН УССР (Киев, 1978);
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 статей и докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 72 наименований, содержит 91 страницу машинописного текста и 16 страниц рисунков.