Влияние интерметаллидных включений на образование подповерхностных трещин в сплаве АМг6 при гигацикловой усталости

Д.А. Билалов, В.А. Оборин, О.Б. Наймарк показать трудоустройства и электронную почту
Получена 23 января 2020; Принята 19 марта 2020;
Цитирование: Д.А. Билалов, В.А. Оборин, О.Б. Наймарк. Влияние интерметаллидных включений на образование подповерхностных трещин в сплаве АМг6 при гигацикловой усталости. Письма о материалах. 2020. Т.10. №2. С.206-210
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-2-206-210

Аннотация

Поверхность разрушения материала с образованием трещины в объёме образцаВ статье рассмотрен процесс деформирования и разрушения сплава АМг6 — материала авиамоторостроения при гигацикловой усталости. Обосновывается выбор материала исследования, приводится описание его химического состава. Приводится геометрия образцов для проведения усталостных испытаний, условия нагружения и характеристики испытательных машин. Для усталостных испытаний использовали ультразвуковую машину Shimadzu USF-2000. Предварительное динамическое нагружение проводили на разрезном стержене Гопкинсона-Кольского. Проведена серия экспериментов по усталостному разрушению сплава АМг6, в том числе — после предварительного динамического нагружения. При анализе поверхностей разрушения выявлено два характерных типа подповерхностных трещин. Химический анализ показал, что в первом случае очагом разрушения служит интерметаллидное включение, так как наблюдали изменение процентного соотношения алюминия и магния в исследуемом материале. Во втором случае такого изменения не наблюдали, поэтому делается вывод, согласно которому очагом разрушения служил внутренний дефект. Предложена математическая модель для описания деформационного поведения металлов и сплавов, базирующаяся на статистической теории дефектов. Особое внимание уделяется выбору критерия разрушения. Накладываются условия, которым должен удовлетворять критерий разрушения при циклическом нагружении. Построен критерий, базирующийся на критическом значении накопленной энергии. Предложена идеология определения неизвестных параметров модели. Проведена процедура идентификации неизвестных параметров. Проведён ряд вычислительных экспериментов. Проведённые расчёты хорошо согласуются с экспериментальными данными. Показано, что предложенная математическая модель способна предсказывать усталостное разрушение исследуемого материала с учётом предварительного динамического воздействия на базе 10^6 –10^9 циклов.

Ссылки (13)

1. H. Mughrabi. Int. J. Fatigue. 28, 1501 (2006). Crossref
2. I. N. Fridlyander. Metal Science and Heat Treatment. 44 (7), 292 (2002). Crossref
3. N. S. Zhmuydin, E. A. Bem, D. E. Grishkov, S. V. Nazarov. Actual problems of aviation and astronautics. 1 (14), 432 (2018). (in Russian) [Н. С. Жмуйдин, Е. А. Бем, Д. Е. Гришков, С. В. Назаров. Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 1 (14), 432 (2018).].
4. V. Oborin, M. Sokovikov, D. Bilalov, O. Naimark. Procedia Structural Integrity. 2, 1063 (2016). Crossref
5. N. P. Lyakishev. Diagrammy sostoyaniya dvoynykh metallicheskikh sistem. V. 1. Moscow, Mashinostroenie (1996) 992 p. (in Russian) [Н. П. Лякишев. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т. 1. Москва, Машиностроение (1996) 992 с.].
6. A. A. Shanyavskiy, A. P. Soldatenkov. PNRPU Mechanics Bulletin. 1, 198 (2019). (in Russian) [А. А. Шанявский, А. П. Солдатенков. Вестник ПНИПУ. Механика. 1, 198 (2019).]. Crossref
7. A. A. Shanyavskiy. Engineering Fracture Mechanics. 110, 350 (2013). Crossref
8. O. B. Naimark, M. V. Bannikov. Letters on materials. 5 (4), 497 (2015). (in Russian) [О. Б. Наймарк, М. В. Банников. Письма о материалах. 5 (4), 497 (2015).]. Crossref
9. D. A. Bilalov, M. A. Sokovikov, Yu. V. Bayandin, V. V. Chudinov, V. A. Oborin, O. B. Naimark. PNRPU Mechanics Bulletin. 2, 5 (2019). (in Russian) [Д. А. Билалов, М. А. Соковиков, Ю. В. Баяндин, В. В. Чудинов, В. А. Оборин, О. Б. Наймарк. Вестник ПНИПУ. Механика. 2, 5 (2019).]. Crossref
10. O. B. Naimark, Y. V. Bayandin, M. A. Zocher. Physical Mesomechanics. 20 (1), 10 (2017). Crossref
11. A. Kostina, O. Plekhov. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 93, 56 (2018). Crossref
12. B. L. Glushak, O. N. Ignatova, V. A. Pushkov, S. A. Novikov, A. S. Girin, V. A. Sinitsyn. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 41 (6), 1083 (2000). Crossref
13. T. Yu. Yakovleva, L. E. Matokhnyuk. Problems of strength. 4, 145 (2004). (in Russian) [Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк. Проблемы прочности. 4, 145 (2004).].

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский научный фонд - 19-79-00168