Структурные и механические аспекты разрушения при гигацикловом и динамическом нагружении
DOI:
https://doi.org/10.7242/1998-2097/2017.4.4Ключевые слова:
гигацикловая усталость, скейлинг, фрактальный анализ, локализация пластической деформации, динамическое нагружениеАннотация
Проведено исследование кинетики роста усталостных трещин в сплаве алюминия и магния АМг6 в режиме гигацикловой усталости при предварительном динамическом деформировании. Актуальность постановки определяется важными приложениями - оценкой ресурса материалов и элементов конструкций авиационных газотурбинных двигателей в условиях полетного цикла при случайных динамических воздействиях. Предварительное нагружение образцов осуществлялось динамическим растяжением на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского при скоростяхдеформации до ~103 c-1, последующем гигацикловом нагружении на ультразвуковой испытательной машине Shimadzu USF-2000 и количественныманализом фрактографии изломов на основе данных профилометрии и сканирующей электронной микроскопии.Для сплавов, применяемых в авиационном моторостроении, очень важно сохранение несущей способности при динамическом нагружении. Проведены экспериментальное и теоретическое исследования механизмов локализации пластического сдвига при динамическом деформировании металлов. Механизмы связываются с коллективными эффектами в ансамбле микродефектов в пространственно-локализованных областях. Инфракрасное сканирование in-situ зоны неустойчивости и последующее изучение дислокационной субструктуры подтвердили предположение о решающей роли неравновесных переходов в ансамблях дефектов при развитии локализованного пластического течения. На основе уравнений, отражающих связь неравновесных переходов с механизмами структурной релаксации и пластического течения, проведено моделирование локализации пластической деформации.
Библиографические ссылки
- Наймарк О.Б. Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения // Физическая мезомеханика. - 2004. - Т. 6. - С. 45-72.
- Оборин В.А., Банников М.В., Баяндин Ю.В., Соковиков М.А., Билалов Д.А., Наймарк О.Б. Фрактальный анализ поверхности разрушения сплава АМг6 при усталостном и динамическом нагружении // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2015. - № 2. - С. 116-126.
- Оборин В.А., Банников М.В., Наймарк О.Б., Palin-Luc T. Масштабная инвариантность роста усталостной трещины при гигацикловом режиме нагружения // Письма в Журнал технической физики. - 2010. - Т. 36. - Вып. 22. - C. 76-82.
- Соковиков М.А., Билалов Д.А., Чудинов В.В., Уваров С.В., Плехов О.А., Терехина А.И., Наймарк О.Б. Неравновесные переходы в ансамблях дефектов при динамической локализации пластической деформации // Письма в Журнал технической физики. - 2014. - Т. 40. - Вып. 23. - С. 82-88.
- Bouchaud E. Scaling properties of cracks // J. Phys. Condens. Matter. - 1997. - Vol. 9. - P. 4319-4344.
- Rittel D., Landau P., Venkert A. Dynamic Recrystallization as a Potential Cause for Adiabatic Shear Failure // Phys. Rev. Lett. - 2008. - Vol. 101. - 165501.
