Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

К вопросу об особенностях развития процесса термической усталости металлов и методах ее оценки

С. П. Дегтярева, Г. Е. Коджаспиров, С. А. Пескишев, Е. А. Тихомирова

Аннотация


Проведен анализ опубликованных результатов исследований термической усталости металлов, полученных с использованием различных методов термоциклических испытаний. Рассмотрен широко применяемый метод Коффина и его возможности для установления зависимости долговечности от степени пластической деформации в цикле (εпл ). Показано, что обеспечиваемый им диапазон изменения εпл не охватывает процессы, происходящие в материалах изделий в условиях эксплуатации. Этот факт подтвержден при оценке eпл на корсетных образцах в ЦКТИ им. И. И Ползунова, рабочая часть которых подобна часто встречающимся участкам разрушения в изделиях под действием термической усталости. Установлено, что в процессе испытаний уже в первых циклах нагружения возникают трещины, являющиеся проявлением структурных изменений в материале. Это обусловлено чрезмерно высокой eпл , что подтверждает оценочный расчет. Предложено использовать подобный подход для моделирования термической усталости в изделиях и варьировать пластическую деформацию в них путем изменения формы заплечиков корсетных образцов, сохраняя термический режим при испытаниях.

Ключевые слова


термическая усталость; термоциклические испытания; корсетный образец; микроструктура; пластическая деформация; трещины термической усталости

Полный текст:

PDF

Литература


Дульнев Р. А., Котов П. И. Термическая усталость металлов. М.: Машиностроение, 1980. 200 с.

Третьяченко Г. Н., Карпинос Б. С., Барило В. Г. Разрушение материалов при циклических нагревах. Киев: Наукова думка, 1993. 288 с.

Третьяченко Г. Н., Кравчук Л. В., Куриат Р. И., Терлецкий В. А. Об экспериментально-аналитическом методе оценки термоусталостной прочности элементов конструкций при нестационарном тепловом нагружении // Проблемы прочности. 1973. № 11. С. 61 – 64.

Coffin L. F., Schenectady N. Y. A Study of the effects of cyclic thermal stresses on ductile metal // Trans. ASME. 1954. V. 76, Is. 6. P. 931 – 950.

Серенсен С. В., Котов П. И. Об оценке сопротивления термической усталости по методу варьируемой жесткости нагружения // Заводская лаборатория. 1962. № 10. С. 1233 – 1238.

Дегтярева С. П., Сидохин Е. Ф. Особенности развития деформации в образцах корсетной формы при циклических нагревах // Технология металлов. 2019. № 11. С. 23 – 28.

Мэнсон С. С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. М.: Машиностроение, 1974. 344 с.

Барило В. Г. Использование кольцевых образцов клиновидного сечения для исследования термической усталости материалов // Проблемы прочности. 1989. № 2. С. 60 – 64.

Гугелев Б. М., Гецов Л. Б., Журавлев Ю. А., Новиков Е. Г. Метод микроструктурного исследования повреждений в металлах при термической усталости // Заводская лаборатория. 1976. № 1. С. 94 – 97.

Гецов Л. Б., Рыбников А. И., Семенов А. С. Сопротивление термической усталости жаропрочных сплавов // Теплоэнергетика. 2009. № 5. С. 51 – 58.

Гецов Л. Б., Рыбников А. И., Семенов А. C. и др. Сопротивление деформированию и разрушению монокристаллических сплавов при статическом и термоциклическом нагружении // Надежность и безопасность энергетики. 2012. № 18. С. 53 – 62.

Семенов А. C., Грищенко А. И., Колотников М. Е., Гецов Л. Б. Конечно-элементный анализ термоциклической прочности лопаток газовых турбин // Вестник УГАТУ. 2018. Т. 21, № 1(75). С. 1 – 15.

Шалин Р. Е., Светлов И. Л., Качанов Е. Б. и др. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов. М.: Машиностроение, 1997. 334 с.

Дегтярева С. П., Коджаспиров Г. Е., Сафронов Д. А. Влияние геометрии образца при оценке термической усталости в реальных изделиях // В сб.: LXV Международная научная конференция “Актуальные проблемы прочности” (2022-АПП), г. Витебск, Беларусь, 2022. С. 22.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.3.3-9

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025