Расчет средней энергии пластической деформации на единицу поверхности в зоне ограниченной пластичности перед фронтом трещины

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ ЭНЕРГИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ЕДИНИЦУ ПОВЕРХНОСТИ В ЗОНЕ ОГРАНИЧЕННОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ПЕРЕД ФРОНТОМ ТРЕЩИНЫ
Бахрачева Юлия Сагидулловна
канд. техн. наук доцент кафедры физика и химия Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ),
Волгоградский филиал, РФ, г. Волгоград E-mail: bakhracheva@yandex. ru
THE CALCULATION OF THE AVERAGE ENERGY OF PLASTIC DEFORMATION PER UNIT AREA IN THE AREA BOUNDED PLASTICITY
IN FRONT OF THE CRACK
Julia Bakhracheva
candidate of technical Sciences, associate Professor ofphysics and chemistry of the Moscow state University of railway engineering (MIIT), the Volgograd branch,
Russia, Volgograd
АННОТАЦИЯ
Предложен метод прогнозирования трещиностойкости по результатам испытаний на растяжение. Предложенная модель показывает правомерность использования методов механики сплошных сред при анализе процессов, происходящих в зоне ограниченной пластичности перед фронтом трещины.
ABSTRACT
A method is proposed for predicting the fracture toughness according to the results of the tensile tests. The proposed model shows the validity of using methods of continuum mechanics in analysis of the processes taking place in the area bounded plasticity in front of the crack.
Ключевые слова: трещиностойкость- фронт трещины- кривая течения.
Keywords: the fracture toughness- the crack front- the curve of flow
Наличие в промышленности огромного парка оборудования с истекшим паспортным сроком службы постоянно ставит вопрос о правомерности продления срока эксплуатации. Это сложная задача, требующая наличия надежных методов оценки состояния металла в изделии. Крупногабаритные
^ created by free version of
S DociFreezer
объекты, находящиеся в эксплуатации, не могут быть доставлены в лабораторию для проведения испытаний. Многие объекты работают столь долгое время, что методы расчета изделий подобного типа, а также критерии оценки пригодности к дальнейшей работе давно изменились. Это, в частности, относится к объектам, испытывающим воздействие переменных нагрузок. Последние приводят к росту трещин и вызывают опасность хрупкого или псевдохрупкого разрушения.
Наиболее современным методом оценки склонности материалов к хрупкому разрушению является определение трещиностойкости К1с. При исследовании усталостных разрушений и остаточного ресурса все чаще применяются методы механики разрушения [3- 4- 6].
В данной статье рассмотрена возможность упрощения предложенной в работах [1- 2- 5] методики. С этой целью предложено в расчетах использовать среднее значение величины энергии пластической деформации на единицу поверхности в малой пластической зоне протяженностью г перед фронтом трещины. Для этого сначала была рассчитана средняя величина интенсивности упруго-пластической деформации е ср в малой пластической зоне перед фронтом трещины:
1 г (-^ ((е{ * Г У|/1Ч е = - ехр[ -е, х /(1,155 • -)]с1х = 1,155 — • 1 — ехр--- (1)
г ср
Г О V г
1155 • - ,
V V гг у у
После этого, по обобщенной кривой течения определяли величину интенсивности напряжений & lt- ср, соответствующую значению е ср, и рассчитывали среднюю энергию пластической деформации на единицу поверхности в зоне ограниченной пластичности перед фронтом трещины:
+ & lt-¦
0,2 г ср
Гер = -^^ * ег ср • Г. (2)
^ сгеа! ес1 Ьуее уетоп of
д Роа^геегег
Результаты расчетов по формуле (2) для двух групп рассмотренных выше сталей показаны на рис. 1.
Рисунок 1. Зависимость Юс от величины У/ср Ф — высокопрочные стали, о
— низкопрочные стали
Как видно на рис. 1, зависимость К^(Ууср) также описываются для высокопрочных и низкопрочных сталей одной прямой линией:
К = 232+ 37. (3)
Результаты сравнения средних значений интенсивностей деформаций и напряжений с величинами равномерных деформаций и пределов прочности для исследуемых сталей приведены на рис. 2. и 3.
Рисунок 2. Зависимость Оср от величины Ов

0,16
0. 12
0,08
0,04

Ч & gt-
ъ Л
§ V
ф
0,05
ОД
Рисунок 3. Зависимость вср от величины 8р
Видно, что для всех рассмотренных сталей наблюдается линейная зависимость между е ср и ер, а также & lt- ср и & lt-в. Это дает возможность привести формулу (2) к следующему виду:
Урав
& lt-0,2 + & lt-В
2
е •г (4)
Расчеты по формуле (4) дают результат аналогичный расчетам по формуле
(2):
г (МДж/м2
Рисунок 4. Зависимость Юс от величины Уурав Ф — высокопрочные стали, о
— низкопрочные стали
Как видно из рис. 4. зависимость Кс (^урав) также линейна:
КСс = 330 36. (5)
Предложенная модель показывает правомерность использования методов механики сплошных сред при анализе процессов, происходящих в зоне ограниченной пластичности перед фронтом трещины.
Список литературы:
1. Бахрачева Ю. С. Оперативная оценка склонности материалов к хрупкому разрушению при статическом и циклическом нагружении: Дисс. канд. техн. наук/Ю.С. Бахрачева. Великий Новгород, 2004. — 126 с.
2. Бахрачева Ю. С. Оценка вязкости разрушения сталей по результатам контактного деформирования/Ю.С. Бахрачева // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность.
— 2012. — № 7. — С. 53−56.
3. Медведев Р. С. Постановка железнодорожного пути в проектное положение с применением координатного способа при организации высокоскоростного движения / Р. С. Медведев, Ю. С. Бахрачева // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. — 2013. — № 1 (8). — С. 88−93.
4. Шапочкин В. И. Нитроцементация в условиях периодического изменения состава атмосферы / В. И. Шапочкин, Л. М. Семенова, Ю. С. Бахрачева // Материаловедение. — 2010. — № 8. — С. 52−58
5. Bakhracheva Yu.S. The method for lifetime estimation through the mechanical properties in tension/Yu.S. Bakhracheva // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10, Инновационная деятельность.
— 2014. — № 2. — С. 27−32.
6. Vasilyev A.V. Valve Cam Design Using Numerical Step-By-Step Method/A.V. Vasilyev, Yu.S. Bakhracheva, O. Kabore // Вестник
^ created by free version of
S DociFreezer
Волгоградского государственного университета. Серия 10, Инновационная деятельность. — 2014. — № 1. — С. 26−32.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой