Деформационно кинетическому

верхность образцов оставалась обильно смоченной в течение всего времени испытания вплоть до разрушения. Возможность использования результатов, полученных на плоских образцах, для оценки коррозионно-усталостной долговечности реальных гофрированных оболочек обоснована удовлетворительным совпадением кривых малоцикловой долговечности реальной гофрированной оболочки и материала в виде пластин для случая справедливости деформационно-кинетического критерия по определению предельного состояния (образование трещины) и принятого метода расчетного определения напряженно-деформированного состояния при циклическом нагружении гофрированной оболочки, показанная А.П. Гусенковым и др. [35].

Критериальное уравнение (1.1.12) экспериментально обосновано для случаев регулярного малоциклового нагружения. Вместе с тем проверка деформационно-кинетического критерия в условиях нестационарного малоциклового нагружения, характерного для эксплуатационных условий нагружения элементов конструкций, представляет существенный интерес. В работе [202] и других работах Каунасского политехнического института выполнена широкая программа исследований закономерностей накопления повреждений при нестационарном малоцикловом нагружении.

Кроме изложенных выше данных, полученных на аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т при 650° С, в Институте машиноведения выполнена экспериментальная программа в широком диапазоне температур (500—700° С) на стали Х18Н9 того же класса, но с лучшими технологическими свойствами. Проведены испытания на ползучесть, длительную прочность и пластичность, длительное малоцикловое нагружение при жестком и мягком режимах с выдержками (1, 5, 50 и 500 мин). Обработка полученных данных в форме критериальных зависимостей (1.2.8), (1.2.9) подтвердила возможность деформационно-кинетического подхода к оценке

Оценка прочности таких конструкций может быть предпринята с позиций деформационно-кинетического подхода к накоплению повреждений, оказывающегося достаточно эффективным при формулировке критериев малоцикловой прочности в области нормальных, повышенных и высоких температур.

• Расчет суммарного повреждения для режимов неизотермического нагружения типов, показанных на рис. 1.3.1, а — г, в форме деформационно-кинетического критерия (уравнение 1.3.1) показывает вполне удовлетворительное соответствие данных деформационно-кинетическому критерию длительной малоцикловой неизотермической прочности (рис. 1.3.3). Величина суммарного повреждения укладывается в полосе разброса от 0,5 до 1,5, что свидетельствует о возможности использования для расчета прочности при неизотермическом нагружении предлагаемого критерия.

неизотермическому разрушению, а также экспериментально проверим применимость деформационно-кинетического критерия длительной циклической неизотермической прочности в условиях термического нагружения.

Учитывая отмеченную специфику деформирования при термоусталостном нагружении, в работе [103] предлагается метод оценки термической прочности с позиций деформационно-кинетического критерия малоциклового разрушения [129, 162], эксперт-ментально обоснованного в области повышенных и высоких температур при изотермических испытаниях материалов. Названный критерий, как отмечалось выше, описывает условия достижения предельного состояния по разрушению квазистатического и усталостного типов как для мягкого и жесткого, так и промежуточного между мягким и жестким характера нагружения, что охватывает особенности нестационарного циклического деформирования,, свойственные термоусталостным испытаниям.

Важным методическим моментом расчета повреждений в форме деформационно-кинетического критерия малоцикловой прочности является вопрос о возможности использования известных корреляционных зависимостей характеристик сопротивления усталостному разрушению от статической и длительной пластичности материала. В исследовательских работах, связанных с обоснованием применимости критерия, необходимо получать прямые опытные данные путем постановки базовых экспериментов в соответствующем диапазоне условий (температурный режим, частота и скорость деформирования, предельные базовые числа циклов и общая продолжительность статических и циклических испытаний). При наличии

Трактовка условий достижения предельного состояния по разрушению в форме деформационно-кинетического критерия предполагает интерпретацию экспериментальных данных в виде зависимости суммарного повреждения от числа циклов до появления трещины. При этом для условий термоусталостных испытаний, которые, как было подчеркнуто, являются в общем случае нестационарными и сопровождаются накоплением не только усталостных, но и квазистатических повреждений, выражение результатов в широко используемой в настоящее время форме, когда производится построение зависимости циклической деформации (суммарной или необратимой) от долговечности, является недостаточно корректным. На рис. 1.3.7 представлены данные термоусталостных испытаний. Видно, что при использовании деформаций, получаемых в первом цикле нагружения, и деформаций, соответствующих 50%-ной долговечности образца, наблюдается кажущееся снижение сопротивления термоусталостному нагружению в два-три раза по сравнению с кривой усталости материала. Указанное является следствием неучета влияния в термоусталостных испытаниях квазистатических повреждений, роль которых возрастает по мере снижения долговечности образцов.

Применительно к рассматриваемой задаче оценки прочности в условиях сочетания малоциклового и многоциклового, в том числе и случайного по характеру нагружения с наложенными кратковременными перегрузками, справедливость деформационно-кинетического критерия разрушения не очевидна. С целью обоснования справедливости критерия (1.1.12) для указанных случаев проводились испытания при мягком и жестком типах нагружения, а также программном нагружении как с регулярным, так и нерегулярным изменением напряжений или деформаций в процессе испытания. Во всех случаях форма цикла регулярного нагружения была симметричной синусоидальной, и общая долговечность всех испытанных образцов не превосходила 5-10Б циклов. Частота испытаний выбиралась из условий соблюдения требований ГОСТ 2860—65 «Металлы. Методы испытаний на усталость» об исключении саморазогрева образца до температуры более 50° С в процессе повторных нагружении при нормальной температуре. В зависимости от уровня напряжений (деформаций) частота составляла 0,5—50 Гц.

Для оценки суммарного повреждения D при мягком нагружении на основе деформационно-кинетического критерия (1.1.12) процесс изменения деформаций рассматривался нестационарным, приводился для упрощения расчетов к стационарным режимам с заданной величиной деформаций на выбранном интервале чисел циклов (см. рис. 1.4.1,6, кривая 0_j), разрушающее число циклов нагружения для которых определялось по кривой жесткого нагружения. Ниже приведены результаты определения по экспериментальным данным:

• Расчет суммарного повреждения для режимов неизотермического нагружения типов, показанных на рис. 1.3.1, а — г, в форме деформационно-кинетического критерия (уравнение 1.3.1) показывает вполне удовлетворительное соответствие данных деформационно-кинетическому критерию длительной малоцикловой неизотермической прочности (рис. 1.3.3). Величина суммарного повреждения укладывается в полосе разброса от 0,5 до 1,5, что свидетельствует о возможности использования для расчета прочности при неизотермическом нагружении предлагаемого критерия.

Видно, что суммарное повреждение у испытанного материала ЭП-693ВД находится в пределах от 0,75 до 1,3. Результат подтверждает и для термоусталостных условий нагружения хорошее соответствие эксперимента деформационно-кинетическому критерию малоцикловой прочности. Указанный диапазон суммарных повреждений соответствует весьма малому (не более ±1,5 раза) рассеянию данных по долговечности.

дельного состояния в координатах Ot—aN имеет вид гиперболы. Те же экспериментальные точки, обработанные по деформационно - кинетическому критерию (5.51), располагаются в области прямой, про-а* ходящей через точки с координатами 0,1 и 1,0.

Деформационно-кинетическая трактовка условий разрушения при неизотермическом малоцикловом нагружении нашла подтверждение при различных сочетаниях механического и температурного циклов, в том числе при мягком и жестком режимах нагружения для жаропрочных сталей Х188Н9 и ЭИ-654 при однородном и неоднородном напряженном состоянии [1, 7]. Удовлетворительное соответствие экспериментальных данных деформационно-кинетическому критерию (1) получено для жаропрочных сплавов, применительно к термоусталостному режиму нагружения, когда в результате перераспределения деформаций на рабочей длине образца реализуется смешанный режим нагружения, с накоплением значительных по величине квазистатических повреждений [4, И].

Малоцикловую долговечность согласно деформационно-кинетическому критерию прочности определяют на основании оценки накопленных повреждений, используя данные о сопротивлении малоцикловой усталости и длительной пластичности конструкционных материалов.

Кривые 5 и 6 на рис. 5.5 характеризуют накопление суммарных повреждений d, определяемых согласно деформационно-кинетическому критерию прочности линейным суммированием усталостных и квазистатических повреждений по уравнению (2.1). Кривая 5 построена по уравнениям (5.5) и (5.6), кривая 6 — по уравнениям (5.5) и (5.7).

Малоцикловую долговечность согласно деформационно-кинетическому критерию прочности определяют на основании оценки накопленных повреждений, используя данные о сопротивлении малоцикловой усталости и длительной пластичности конструкционных материалов.

Кривые 5 и 6 на рис. 5.5 характеризуют накопление суммарных повреждений d, определяемых согласно деформационно-кинетическому критерию прочности линейным суммированием усталостных и квазистатических повреждений по уравнению (2.1). Кривая 5 построена по уравнениям (5.5) и (5.6), кривая 6 — по уравнениям (5.5) и (5.7).

Основное критериальное уравнение при малоцикловом неизотермическом нагружении можно записать в форме, подобной деформационно-кинетическому критерию (рис. 2.41) для случая постоянных температур:

Расчет суммарного повреждения для режимов (см. рис. 2.46, а... ...г) неизотермического нагружения ,[17] (в том числе при испытаниях, когда возможно .накопление больших повреждений как усталостных, так и квазистатических, а также для режимов с максимальным повреждающим эффектом) показывает удовлетворительное соответствие экспериментальных данных (расчетным, полученным по деформационно-кинетическому критерию длительной малоцикловой неизотермической прочности (рис. 2.47).

Малоцикловую прочность телескопического кольца оценивали по деформационно-кинетическому критерию [уравнение (2.42)] [15, 19, 85]. Исходя из конструктивных особенностей элемента и специфики высокотемпературного нагружения, напряженно-деформированное состояние в напряженных зонах (рис. 5.11) рассчитывали с использованием метода конечных элементов либо расчетно-экспе-риментальным методом с применением модифицированного соотношения Нейбера (4.12) и (4.13) [67, 85].