539.3 «Химический» критерий для моделирования усталостной долговечности материалов, разносопротивляющихся растяжению-сжатию
Димитриенко Ю. И. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Димитриенко А. Ю. (МГУ им. М.В. Ломоносова)
«ХИМИЧЕСКИЙ» КРИТЕРИЙ, УСТАЛОСТЬ, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ, НАКОПЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ, РАЗНОСОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ, РАСТЯЖЕНИЕ-СЖАТИЕ, ДИАГРАММЫ ГУДМАНА
doi: 10.18698/2309-3684-2024-3-1842
Рассмотрена проблема разработки универсального критерия длительной усталостной прочности изотропных материалов, у которых накопление повреждений существенно отличается при нагружении в области растяжения и сжатия. Обычно для моделирования долговечности таких материалов применяют диаграммы Гудмана, в которых учитывается зависимость долговечности от коэффициента асимметрии нагружения. Однако, эта модель, как правило содержит только одну так называемую S-N кривую, в следствие чего кривые усталостной долговесности при разных коэффициентах асимметрии оказываются самоподобными, что далеко не всегда наблюдается в экспериментальных данных. Кроме того, диаграммы Гудмана применимы только для циклических нагружений. В данной статье предложено дальнейшее развитие «химического» критерия, который был разработах ранее в авторских работах, и который применим для широкого спектра нагрузок, как длительных статических, так и циклических с произвольной формой цикла нагружения. Развитие «химического» критерия усталостной прочности осуществлено за счет раздельного учета накоплений повреждений в области растяжения и сжатия. Для смешанных режимов нагружения в области растяжения-сжатия происходит суммирование особым образом накопления повреждений на участках растяжения и сжатия. Разработана методика определения констант предложенной модели усталостной долговечности. Показано, как строятся диаграммы Гудмана для разработанного варианта критерия усталостной долговечности. Рассмотен пример применения «химического» критерия для моделирования усталостной долговечности стали 34СrNiMo6.
[1] Ильюшин А.А., Победря Б.Е. Основы математической теории термовязкоупругости. Москва, Наука, 1970, 282 с.
[2] Москвитин В.В. Сопротивление вязко-упругих материалов применительно к зарядам ракетных двигателей на твердом топливе. Москва, Наука, 1972, 327 с.
[3] Трощенко В.Т. Прочность металлов при переменных нагрузках. Киев, Наукова думка, 1978, 176 с.
[4] Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расеты деталей машин на прочность. Москва, Машиностроение, 1975, 488 с.
[5] Bannantine J.A., Comer J.J., Handrock J.L. Fundamentals of metal fatigue analysis. Prentice Hall, 1990, 273 p.
[6] Bomas, H., Bacher-Hoechst, M., Kienzler, R., Kunow, S., Loewisch, G., Muehleder, F., Schroeder R. Crack initiation and endurance limit of a hard steel under multiaxial cyclic loads. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2010, vol. 33, iss. 2, pp.126–139.
[7] Lüpfert, H.P., Spies H.J. Fatigue strength of heat-treated steel under static multiaxial compression stress. Advanced Engineering Materials, 2004, vol 6, iss. 7, pp. 544–550.
[8] Никитин И.С., Бураго Н.Г., Никитин А.Д., Якушев В.Л. Определение критической плоскости и оценка усталостной долговечности при различных режимах циклического нагружения. Вестник ПНИПУ. Механика, № 4, 2017, с. 238-252.
[9] Kallmeyer A.R., Krgo A., Kurath P. Evaluation of multiaxial fatigue life prediction methodologies for Ti-6Al-4V. ASME. Journal of Engineering Materials and Technology, 2002, vol. 124, pp. 229–237.
[10] Papadopoulos I.V. Long life fatigue under multiaxial loading. International Journal of Fatigue, 2001, vol. 23, iss. 10, pp. 839–849.
[11] Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Динамика и прочность авиационных двигателей и энергетических установок. Москва, Машиностроение, 2008, 204 с.
[12] Димитриенко Ю.И., Димитриенко И.П. Прогнозирование долговечности полимерных элементов конструкций с помощью "химического" критерия длительной прочностию. Вопросы оборонной техники. Сер. 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, № 1, 2002, с. 15-21.
[13] Димитриенко Ю.И., Димитриенко И.П. Расчет сопротивления усталости композитов на основе "химического" критерия длительной прочности. Вопросы оборонной техники. Сер. 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, №1, 2002, с. 21-25.
[14] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 2. Универсальные законы механики и электродинамики сплошной среды. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 560 с.
[15] Димитриенко Ю.И., Юрин Ю.В., Европин С.В. Прогнозирование долговечности и надежности элементов конструкций высокого давления. Часть 1. Численное моделирование накопления повреждений. Известия ВУЗов. Машиностроение, 2013, № 11, c. 3-11.
[16] Димитриенко Ю.И., Юрин Ю.В., Шиверский Е.А. Прогнозирование долговечности и надежности элементов конструкций высокого давления. Часть 2. Численное статистическое моделирование. Известия ВУЗов. Машиностроение, 2013, № 12, с.12-19.
[17] Димитриенко Ю.И., Юрин Ю.В. Конечно-элементное моделирование повреждаемости и долговечности композитных элементов конструкций с дефектами типа расслоения. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 3, с. 49–70.
[18] Димитриенко Ю.И., Димитриенко И.П. Длительная прочность армированных пластиков. Механика композитных атериалов, 1989, № 1, с. 16-22.
[19] Goodman J. Mechanics applied to engineering. London, UK, Longmans Green, 1899, 770 p.
[20] Pallares-Santasmartas L., Albizuri J., Aviles A., Aviles R. Mean stress effect on the axial fatigue strength of din 34CrNiMo6 quenched and tempered steel. MDPI. Metals, 2018, vol. 8, iss. 4, art. 213, pp.1-19.
Димитриенко Ю.И., Димитриенко А.Ю. «Химический» критерий для моделирования усталостной долговечности материалов, разносопротивляющихся растяжению-сжатию. Математическое моделирование и численные методы, 2024, № 3, с. 18–42.
Скачать статью
Количество скачиваний: 65