МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАСШТАБНО-СТРУКТУРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ОДНООСНОМ НАГРУЖЕНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ВО ВСЕМ ДИАПАЗОНЕ АСИММЕТРИИ ЦИКЛА
DOI:
https://doi.org/10.24412/0136-4545-2025-4-107-130Ключевые слова:
масштабно-структурные уровни, хрупкое разрушение, кривые усталости по уровням дефектности, асимметрия цикла нагружения, титановые сплавы, многоцикловая усталость, гигацикловая усталостьЛицензия
Аннотация
Предлагаются выражения кривых многоцикловой усталости равной вероятности разрушения по уровням микро-, мезо- и макродефектности при одночастотном осевом нагружении во всем диапазоне возможных коэффициентов асимметрии цикла. Определяющие соотношения для функции распределения вероятностей разрушения представляются операторами Гильберта-Шмидта на процессе нагружения. Результаты расчетов для титановых сплавов ВТ1-0, ВТ3-1, ВТ6, ВТ22, ПТ-3В, TC17 при различных циклических процессах растяжения, сжатия и растяжения-сжатия, хорошо соответствуют известным экспериментальным данным.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Завойчинская Э.Б. Определение долговечности по уровням дефектности при одноосном нагружении титановых сплавов различных классов во всем диапазоне коэффициентов асимметрии цикла / Э.Б. Завойчинская , Г.Е. Лавриков // Современные методы и технологии создания и обработки материалов. – 2024. – Т.1. – С. 50–62.
2. Шанявский А.А. Масштабная иерархия процессов малоцикловой, многоцикловой и сверхмногоцикловой усталости разрушения титанового сплава ВТ3-1 / А.А. Шанявский, А.Л. Никитин и др. // Физическая мезомеханика. – 2014. – Т. 17, № 4. – С. 59–68.
3. Шанявский А.А. Бифуркационный переход от мезо к наномиру усталости титанового сплава ВТ3-1 как частично замкнутой системы /А.А. Шанявский, Т.П. Захарова, Ю.А. Потапенко // Физическая мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 3. – С. 33–44.
4. Peters J.O. On the application of the Kitagawa–Takahashi diagram to foreign-object damage and high-cycle fatigue / J.O. Peters, B.L. Boyce, X. Chen, J.M. McNaney, J.W. Hutchinson, R.O. Ritchie // Eng. Fract. Mechanics. – 2002. – Vol. 69, iss. 13. – P. 1425–1446. – DOI:10.1016/S0013-7944(01)00152-7
5. Оспенникова О.Г. Влияние морской воды на сопротивление многоцикловой усталости сплава ВТ3-1 при различных коэффициентах асимметрии / О.Г. Оспенникова, С.А. Наприенко, В.В. Автаев // Труды ВИАМ. – 2019. – № 1 (73). – С. 116–124.
6. Janecek M. The Very High Cycle Fatigue Behaviour of Ti-6Al-4V Alloy / M. Janecek, F. Novy, P. Harcuba, J. Strasky, L. Trsko, M. Nhade, L. Wagner // Acta Physica Polonica A. – 2015. – V. 128. – P. 497–502.
7. Takeuchi E. The effect of frequency on the gigacycle fatigue properties of a Ti-6Al-4V alloy / E. Takeuchi, Y. Furuya, N. Nagashima, S. Matsuoka // Fatigue Fract. of Eng. Mater. Struct. – 2008. – 31. – P. 599–605.
8. Bathias С. Gigacycle fatigue in mechanical practice / С. Bathias, P.C. Paris. – New York: Dekker Publisher, 2005. – 304 p.
9. Нгуен Нгок Т. Влияние частот нагружения на сопротивление усталости материала / Т. Нгуен Нгок, В.М. Капралов, Г.С. Коленько // Научно-технические ведомости CПбПУ. Естественные и инженерные науки. – 2019. – Т. 25, № 2. – С. 68–77.
10. Бетехтин В.И. Экспериментально и теоретическое исследование многомастабных закономерностей разрушения при сверхмногоцикловой усталости / В.И. Бетехтин, А.Г. Кадомцев, М.В. Нарыкова [и др.]. // Физическая мезомеханика. – 2017. – Т. 20, № 1. – С. 82–93.
11. Furuya Y. Catalogue of NIMS fatigue data sheets / Y. Furuya, H. Nishikawa, H. Hirukawa, N. Nagashima, E. Takeuchi // Sci. and Тech. of advanced mater. – 2019. – Vol. 20 (1). – P. 1055–1072.
12. Найденкин Е.В. Закономерности сверхмногоциклового усталостного разрушения титанового сплава ВТ22 / Е.В. Найденкин, А.П. Солдатенков, И.П. Мишин, В.А. Оборин, А.А. Шанявский // Физическая мезомеханика. – 2021. – Т. 24, No 2. – C. 23–33.
13. Наймарк О.Б. Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигцикловом режиме / О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова [и др.]. // Письма о материалах. – 2018. – Т. 8, № 3. – P. 317–322.
14. Нарыкова М.В. Долговечность титана ВТ1-0 в различных структурных состояниях / М.В. Нарыкова, А.Г. Кадомцев, В.И. Бетехтин // Актуальные вопросы прочности: сб. тезисов LXIV Междун. Конф. – Екатеринбург: Уральский гос. горный университет, 2022. – С. 101–102.
15. Багмутов В.П.Усталостная прочность при отрицательных значениях коэффициента асимметрии стали 45 и титанового сплава ПТ-3В / В.П. Багмутов, В.И. Водопьянов, О.В. Кондратьев, К.А. Бадиков // Известия ВолгГТУ. – 2015. – № 5 (160). – С. 69–73.
16. Jiao S. A Very High-Cycle Fatigue Test and Fatigue Properties of TC17 Titanium Alloy / S. Jiao, C. Gao, L. Cheng, X. Li, Y. Feng // J. of Mater. Eng. and Performance. – 2016. – Vol. 25 (3). – P. 1085–1093.
17. Шанявский А.А. Масштабные уровни предела усталости металлов / А.А. Шанявский, А.П. Солдатенков // Физическая мезомеханика. – 2019. – Т. 22, № 1. – С. 44–53.
18. Шанявский А.А. Новые парадигмы в описании усталости металлов / А.А. Шанявский, А.П. Солдатенков // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2019. – № 1. – С. 196–207. – DOI: 10.15593/perm.mech/2019.1.17.
19. Найденкин Е.В. Закономерности сверхмногоциклового усталостного разрушения титанового сплава ВТ22 / Е.В. Найденкин, А.П. Солдатенков, И.П. Мишин, В.А. Оборин, А.А. Шанявский // Физическая мезомеханика. – 2021. – Т. 24, № 2. – С. 23–33.
20. Солдатенков А.П. Мезомасштабный уровень усталостного разрушения титанового сплава ВТ22 после радиально-сдвиговой прокатки с последующим старением / А.П. Солдатенков, Е.В. Найденкин, А.А. Шанявский, И.П. Мишин, А.В. Еремин, А.А. Богданов, С.В. Панин // Физическая мезомеханика. – 2022. – Т 25, № 4. – С. 70–83.
21. Tridello A. Statistical models for estimating the fatigue life, the stress–life relation, and the P-S–N curves of metallic materials in Very High Cycle Fatigue: A review / A. Tridello, C.A. Niutta, M. Rossetto, F. Berto, D.S. Paolino // Fatigue Fract Eng Mater Struct. – 2022. – Vol. 45, № 2. – P. 332–370. – DOI: 10.1111/ffe.13610.
22. Завойчинская Э.Б. Общие закономерности и критерии разрушения твердых тел на разных масштабно-структурных уровнях при длительном нагружении (обобщающая статья) / Э.Б.Завойчинская // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2022. – Т. 88, №7. – С. 48–62. – DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-7-48-62.
23. Kobayashi A.S. Handbook on Experimental Mechanics / A.S. Kobayashi. – Prentice-Hall: Society for Experimental Mechanics, 1987. – 1002 p.
24. Махутов Н.А. Прочность, ресурс, живучесть и безопасность машин / Н.А. Махутов. – М.: Книжный дом «Либроком», 2019. – 576 с.
25. Иванова В.С. Количественная фрактография. Усталостное разрушение / В.С. Иванова, А.А. Шанявский. – Челябинск: Металлургия, 1988. – 397 с.
26. Ботвина Л.Р. Разрушение. Кинетика, механизмы, общие закономерности / Л.Р. Ботвина. – М.: Наука, 2008. – 334 c.
27. Murakami Y. Metal fatigue: effect of small defects and non-metallic inclusions / Y. Murakami. – Oxford: Elsevier, 2019. – 735 p.
28. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев. – М.: Машиностроение, 2003. – 656 c.
29. Czichos H. Handbook of technical diagnostics / H. Czichos. – Berlin–Heidelberg: Springer–Verlag, 2013. – 560 p. – DOI: 10.1007/978-3-642-25850-3.
30. Ефимов А.Г. Электромагнитные и магнитные методы неразрушающего контроля для контроля накопления поврежденности в конструкционных сталях и сплавах (обзор) / А.Г. Ефимов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2020. – Т. 86, № 8. – С. 49–57. – DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-8-49-57.
31. Петровский И.Г. Лекции по теории интегральных уравнений / И.Г. Петровский. – М.: Физматлит, 2009. – 136 с.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Журнал теоретической и прикладной механики» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
