Определение параметров аварийного усталостного разрушения изделий по глубине пластических зон под поверхностью изломов

DOI: 10.1134/S1029959923010010

Авторы: Геннадий Клевцов, Людмила Ботвина, Наталья Клевцова

Журнал: Физическая мезомеханика

Дата публикации: ноябрь 2022 года

Квартиль: Q2

База Данных: Scopus

Область исследования: Материаловедение

Аннотация:

Усталостное разрушение занимает особое место в практике диагностики аварийного разрушения изделий, т.к. большинство всех разрушений в авиационной, автомобильной, медицинской и других областях техники является усталостным. Особый интерес представляет анализ усталостного разрушения изделий из нового класса объемных наноструктурированных металлических материалов с ультрамелкозернистой структурой, полученной путем интенсивной пластической деформации. Для определения важнейших параметров усталостного разрушения, таких как максимальное напряжение цикла σ_max, характеризующее уровень приложенной нагрузки, вызвавшей разрушение изделия, и коэффициент асимметрии цикла нагружения R = σ_min/σ_max, характеризующий схему нагружения, возможно использование элементов механики разрушения, в частности связи размеров пластических зон, образующихся у вершины распространяющейся трещины, с параметрами усталостного разрушения. В настоящей статье на примере крупнозернистых и ультрамелкозернистых материалов с различным типом кристаллической решетки – углеродистых сталей (сталь 20, 45), аустенитной стали (07Х13Н4АГ20), алюминиевого (Д16) и магниевого (Mg6Al) сплавов – показана принципиальная возможность определения σ_max и коэффициента R в разрушенном изделии по глубине пластических зон под поверхностью усталостных изломов. Усталостные испытания образцов проводили по схеме трехточечного изгиба, глубину пластических зон под поверхностью усталостных изломов определяли рентгеновским методом. Для определения максимального напряжения цикла σ_max предложено использовать связь глубины монотонной пластической зоны h_у при заданной длине трещины l с коэффициентом K_max.