Введение
1 Современные представления о зарождении и распространении трещин в металлах при циклическом нагружении 17
1.1 Кинетическая диаграмма усталостного разрушения как характеристика состояния материала в подходе локализованного усталостного повреждения 17
1.2 Кривая усталости как характеристика состояния материала в подходе рассеянного усталостного повреждения 26
1.3 Водородное охрупчивание алюминиевых сплавов и сталей 31
1.4 Классические модели оценки роста усталостных трещин для оценки долговечности металлов при нагружении переменной амплитуды 38
1.4.1 Модель закрытия трещины Элбера 40
1.4.2 Статистическая модель Барсома 45
1.4.3 Модель пластичности около вершины трещины Уилера 48
1.4.4 Модель пластичности около вершины трещины Уилленборга 50
1.5 Выводы главы 1 52
2 Материалы, образцы и методика исследования 54
2.1 Материалы и образцы для испытаний на распространение трещин 54
2.2 Испытательное оборудование и программы автоматической обработки экспериментальных данных 56
2.3 Выбор уравнения кривой КДУР 58
2.4 Анализ коммерческих программных продуктов для моделирования роста усталостных трещин 61
2.4.1 Обобщенная модель Уилленборга в NASGRO 63
2.4.2 Обобщенная модифицированная модель Уилленборга в NASGRO 66
2.4.3 Модель закрытия трещины в FASTRAN 66
2.5 Выводы по главе 2 68
3 Экспериментальное исследование влияния последовательности нагрузок на скорость роста трещины при регулярных и блочных нагружениях с перегрузками, последовательностей случайного характера 70
3.1 Фотометрический анализ закрытия трещины при различных нагружениях и уровень закрытия трещины 70
3.2 Влияние последовательностей перегрузок и недогрузок на кинетику роста усталостных трещин в алюминиевом сплаве 2024-Т3 73
3.3 Влияние последовательностей перегрузок и недогрузок на кинетику роста усталостных трещин в малоуглеродистой стали 91
3.4 Оценка роста усталостных трещин при нагружениях переменной амплитуды 99
3.5 Фрактографический анализ разрушения исследуемых материалов при блочном нагружении 100
3.6 Сравнительный анализ величин долговечности по существующим моделям механики разрушения 107
3.7 Выводы по главе 3 114
4 Моделирование роста усталостных трещин для расчета долговечности материалов при переменном нагружении 116
4.1 Дилемма Даля-Рота и фрактографический анализ испытаний с переменной продолжительностью блока базового нагружения 116
4.2 Математический аппарат предлагаемой модели влияния местных напряжений на скорость роста усталостной трещины и методики определения параметров уравнения КДУР 122
4.3 Программное обеспечение для автоматизации расчетов согласно предлагаемой модели 134
4.5 Выводы по главе 4 140
Основные выводы 142
Приложение 1. Метод определения порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений 145
Приложение 2. Метод расчета коэффициентов Пэриса на примере алюминиевого сплава 149
Приложение 3. Метод аппроксимации кривой роста трещины и получения кривой КДУР на примере алюминиевого сплава 163
Приложение 4. Метод расчета коэффициентов КДУР 174
Приложение 5. Метод сегментации для расчета местной циклической реакции материала 183
Список литературы
