ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 539.376

Технічна механіка, 2019, 2, 93- 101

ПРОГНОЗУВАННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ІЗОТЕРМІЧНІЙ ПОВЗУЧОСТІ В УМОВАХ СКЛАДНОГО НАПРУЖЕНОГО СТАНУ

Дояр І. О., Пошивалов В. П.

Дояр І. О.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

Пошивалов В. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Україна

      В роботі запропоновано метод прогнозування довговічності конструкційних матеріалів при ізотермічній повзучості в умовах складного напруженого стану, який апробований на експериментальних даних на тривалу міцність трубчастих зразків з жароміцного нікелевого сплаву ЭИ 437БУ-ВД при температурі 650 ?C і одночасній дії осьового і дотичного напруження. В якості параметричної моделі довговічності прийняті ступенева, експоненціальна і дрібно-ступенева залежності часу до руйнування від еквівалентного напруження. Розглянуто чотири види залежності для еквівалентного напруження.
      На підставі експериментальних даних по тривалій міцності трубчастих зразків з жароміцного нікелевого сплаву ЭИ 437БУ-ВД при температурі 650 ° С з використанням методу найменших квадратів отримані оцінки постійних, що входять в залежності тривалої міцності, для кожного з чотирьох прийнятих виразів для еквівалентних напружень.
      Для кожної параметричної моделі довговічності отримано значення двох видів помилок прогнозування. Показано, що для всіх параметричних моделей довговічності мінімальні значення цих помилок досягаються, коли за еквівалентне напруження приймається критерій Мізеса.
      Для експоненціальної моделі тривалої міцності і еквівалентного напруження за Мізесом проведено перевірку гіпотези про нормальний розподіл випадкової величини постійної довговічності на підставі значень її вибіркового вектору. Внаслідок малої кількості експериментальних даних для даної перевірки використовується статистичний критерій Шапіро–Уілка.
      Отримано графіки функції і щільності розподілу часу до руйнування для трубчастих зразків з жароміцного нікелевого сплаву ЭИ437БУ-ВД при осьовому напруженні 490,5 МПа, дотичному напруженні 245 МПа і температурі 650 ° С, а також прогнозовані значення призначеного ресурсу для різних значень параметрів навантаження при фіксованих рівнях довірчої ймовірності. Показано, що при рівні довірчої ймовірності 0,99 всі експериментальні значення часу до руйнування лежать правіше призначеного ресурсу, на відміну від значень, що відповідають рівням довірчої ймовірності 0,9 і 0,95.
      Запропоновано методику ідентифікації констант повзучості матеріалу, яка заснована на статистичній обробці експериментальних кривих повзучості та застосуванні методів теорії ймовірностей і математичної статистики, а також методів оптимізації.
     

тривала міцність, моделі довговічності, постійні повзучості, час до руйнування, еквівалентна напруга, помилки прогнозування

1. Локощенко А. М. Моделирование процесса ползучести и длительной прочности металлов. М.: МГИУ, 2007. 264 с.

2. Johnson A. E. Complex-stress creep of metals. Metallurgical Reviews. 1960. V. 5, № 20. P. 447–506. (Джонсон. Ползучесть металлов при сложном напряжённом состоянии. Механика. Период. сб. перев. иностр. статей. 1962. № 4. С. 91–146.)

3. Локощенко А. М., Шестериков С. А. Ползучесть. Итоги науки. Сер. Механика. М.: ВИНИТИ, 1965. С. 177–227.

4. Шестериков С. А., Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность метал лов. Итоги науки и техники. Сер. Механ. деформ. тверд. тела. М.: ВИНИТИ, 1980. Т. 13. С. 3–104.

5. Браун Р. Дж., Лонсдейл Д., Флюитт П. Испытания на длительную прочность при многоосном напряжённом состоянии и анализ данных для жаропрочных сталей. Тр. Амер. о-ва инж.-механиков. Теорет. основы инж. расчетов. 1982. Т. 104, № 4. С. 56–65.

6. Писаренко Г. С., Лебедев А. А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряжённом состоянии. Киев: Наук. думка, 1976. 415 с.

7. Лебедев А. А., Ковальчук Б. И., Гигиняк Ф. Ф., Ламашевский В. П. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии / Под общ. ред. А. А. Лебедева. Киев: Издат. дом «Ин Юре», 2003. 540 с.

8. Голубовский Е. Р., Демидов А. Г. Оценка длительной прочности при сложном напряженном состоянии сплава ЭИ437 БУ-ВД для дисков ГТД. Вестник двигателестроения. Запорожье. ОАО «Мотор-Сич», 2008. С. 106–110.

9. Локощенко А. М., Назаров В. В., Платонов Д. О., Шестериков С. А. Анализ критериев длительной прочности металлов при сложном напряженном состоянии. Изв. РАН. Механика твердого тела. 2003. № 2. С. 139–149.

10. Локощенко А. М. Эквивалентные напряжения в расчетах длительной прочности металлов при сложном напряженном состоянии (обзор). Известия Саратовского университета. Сер. «Математика. Механика. Информатика» 2009. Том 9. Вып. 4. Ч. 2. С. 128–135.

11. Локощенко А. М. К выбору критерия длительной прочности при сложном напряжённом состоянии. Проблемы прочности. 1989. № 9. С. 3–6.

12. Doyar I., Poshyvalov V. Development of a stochastic model of failure of structural materials in creep at hardening stage. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 2016. Vol.3, No5(81). С. 25–31.

13. Ширяев А. Н. Вероятность. М.: Наука, 1989. 640 c.

Copyright (©) 2019 Дояр І. О., Пошивалов В. П.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка