Математическое моделирование процесса разрушения сплава АМг2.5 в режиме много- и гигацикловой усталости

Аннотация

Прогнозирование предела выносливости в много- и гигацикловом диапазоне нагружения (10²-10¹⁰) является актуальной проблемой в таких областях, как авиационное моторостроение, скоростной железнодорожный транспорт, и предполагает разработку моделей и их экспериментальную верификацию с учётом стадийности развития повреждённости и развития усталостных трещин в повреждённой среде. Предложена модель развития повреждённости, учитывающая кинетику дефектов и эффекты микропластичности, которая применена для исследования процесса усталостного разрушения конструкционного сплава АМг2.5. Параметры модели идентифицированы и верифицированы с использованием экспериментальных данных по статическому, динамическому и усталостному нагружению, а также испытаний при различных температурах. На основе численно полученных данных построена кривая Вёлера, которая хорошо согласуется с экспериментальной в области многоцикловой усталости. Описан эффект дуальности S-N диаграммы. Вычислительный эксперимент по исследованию влияния динамического нагружения на усталостную прочность показал слабую зависимость величины предела усталости от предварительного динамического деформирования, что подтверждается экспериментальными данными. Проведено сравнение различных математических пакетов и численных методов для решения построенной системы дифференциальных уравнений. Показано, что метод Адамса и его модификации оптимальны для численного интегрирования уравнений рассматриваемой задачи, а предпочтительным программным комплексом является Wolfram Mathematica. Исследован вопрос сходимости численного решения.