Ядров В.И. Влияние пластической деформации в вершине несквозной трещины на скорость ее роста в стали 20 при двухосном нагружении

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры. — Омск: Омский государственный технический университет, 2015. — 153 с.
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент К.А. Вансович.Цель диссертационной работы: Установить зависимость скорости роста поверхностных трещин в стали 20 от параметров, характеризующих размеры и форму зоны пластической деформации в вершине трещины при циклическом двухосном нагружении. Используя расчетные возможности программного комплекса Ansys, разработать методику оценки остаточного ресурса элементов конструкций с трещиной, учитывающую пластические деформации в вершине трещины, возникающей при различной степени двухосности нагружения.Для реализации поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:
Провести экспериментальные исследования роста поверхностных (несквозных) усталостных трещин на крестообразных образцах из стали 20 при двухосном растяжении, одноосном растяжении и двухосном растяжении-сжатии.
Смоделировать рост поверхностной трещины в образце с использованием программы Ansys. Исследовать напряженно-деформированное состояние в вершине трещины, получить зависимость параметров зоны пластической деформации от степени двухосности нагружения λ=σx/σy, где σx – номинальные напряжения, направленные вдоль плоскости трещины; σy – номинальные напряжения, раскрывающие берега трещины.
Провести усталостные испытания крестообразных образцов при различных значениях коэффициента двухосности нагружения. Построить кинетические диаграммы скорости роста трещины, получить зависимость скорости роста трещины от степени двухосности нагружения λ.
Сравнить результаты экспериментальных исследований с данными, полученными моделированием в программе Ansys. Получить формулу для скорости роста поверхностной трещины, учитывающую влияние размеров зоны пластической деформации в вершине трещины при различной степени двухосности нагружения.
5) Дать практические рекомендации в виде методики расчета остаточного ресурса элементов конструкций, подвергающихся двухосным нагрузкам и имеющих несквозную трещину.Объектом исследования является поверхностная трещина в элементах конструкций, работающих при двухосном циклическом нагружении.Методы исследования основаны на подходах экспериментальной механики разрушения. Испытания образцов проведены на разрывной гидравлической машине ГРМ-1 с применением приспособления, разработанного для создания двухосного нагружения. Исследование напряженно-деформированного состояния выполнялось методом конечных элементов с помощью программного комплекса
Ansys. Обработка результатов и их анализ проводились с помощью Excel, Mathcad и других специальных программ.