Введение
1. Состояние вопроса 12
1.1. Усталостное разрушение 12
1.2. Деформационные критерии усталостного разрушения 15
1.3. Зарождение усталостной трещины 19
1.4. Развитие усталостных трещин 22
1.5. Связь скорости роста трещины с параметрами напряженного состояния 28
1.6. Развитие пластических деформаций в вершине трещины 33
1.7. Особенности изменения зоны пластических деформаций в процессе роста усталостной трещины 37
1.8. Усталостное разрушение при двухосном нагружении 40
1.9. Выводы по 1 главе. Постановка задач исследования 48
2. Методика двухосных испытаний образцов с поверх ностными трещинами 50
2.1. Выбор формы и размеров образцов для исследований 50
2.2. Приспособление для двухосного усталостного нагружения крестообразного образца 55
2.3. Измерение напряжений в образце в процессе усталостных испытаний 60
2.4. Способ зарождения трещины и наблюдение за ней в процессе усталостных испытаний 63
2.5. Выводы 67
3. Основные задачи исследования напряженно-деформированного состояния в вершине трещины с помощью ANSYS .69
3.1. Анализ НДС твердых тел методом конечных элементов .69
3.2. Метод решения упругопластических задач. Критерии пластичности 72 3.3. Исследование НДС в области трещины в крестообразном образце с применением программного комплекса ANSYS .84
3.4. Моделирование роста трещины в ANSYS .90
3.5. Моделирование сингулярности в вершине трещины. Определение коэффициента интенсивности напряжений КI с учетом неоднородности поля напряжений .97
3.6. Сравнительные результаты расчетов в ANSYS билинейной и полилинейной моделей деформации на примере стали 20 .105
3.7. Исследование НДС вдоль фронта несквозной трещины при различных видах нагружения. Определение размеров и формы зоны пластической деформации в вершине трещины 114
3.8. Выводы .122
4. Исследование влияния степени двухосности нагружения на скорость роста несквозных усталостных трещин с учетом пластической деформации в вершине трещины 123
4.1. Определение коэффициентов трещиностойкости С и n материала исследуемого образца 123
4.2. Анализ испытаний крестообразных образцов с несквозной трещиной при двухосном нагружении 125
4.3. Методика оценки остаточного ресурса деталей и конструкций, работающих в условиях двухосного циклического нагружения, и имеющих дефект в виде несквозной поверхностной трещины 138
4.3.1. Определение механических характеристик материала конструкции (элемента конструкции) .138
4.3.2. Геометрическое моделирования исследуемой конструкции (детали) в программе ANSYS 139
4.3.3. Моделирование свойств материала, условий нагружения конструкции и граничных условий .139
4.3.4. Исследование НДС конструкции без учета трещины .140
4.3.5. Моделирование формы и размеров дефекта в виде трещины 140
4.3.6. Приложение нагрузки, расчет площади пластической деформации в вершине трещины 141
4.3.7. Построение диаграммы зависимости скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений с использованием предложенной формулы 141
4.3.8. Количественная оценка остаточного ресурса
4.4. Проверка методики расчета остаточного ресурса .143
4.5. Выводы 144
Основные результаты и общие выводы 145
Литература
