Нелинейная кинетика развития поврежденности и аномалии упругих свойств металлов при гигацикловом нагружении

Получена 02 октября 2015; Принята 19 ноября 2015;
Цитирование: О.Б. Наймарк, М.В. Банников. Нелинейная кинетика развития поврежденности и аномалии упругих свойств металлов при гигацикловом нагружении. Письма о материалах. 2015. Т.5. №4. С.497-503
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2015-4-497-503
В работе описаны современные представления о механизмах зарождения необратимых циклических сдвигов как структурно индуцированных пластических сдвиговых деформаций, являющихся в общем случае частью накапливаемой пластической деформации, которые приводят к образованию усталостных трещин. Приводится статистический подход, который позволил определить типы коллективных мод в ансамблях мезоскопических дефектов, установить их роль в механизмах мало- и многоциклового усталостного разрушения, механизмов скейлинга при разрушении. Приведена система определяющих уравнений для мало- и многоцикловой усталости. Представлена попытка описания связи микроскопических механизмов усталости с модельными представлениями и рассмотрением стадийности развития поврежденности на основе нелинейной кинетики накопления дефектов в процессе циклического нагружения в режимах много- и гигацикловой усталости. Приведена методика «in situ» определения накопления необратимых усталостных повреждений, основанная на анализе нелинейных проявлений сигнала обратной связи в замкнутой системе ультразвуковой усталостной установки. В режиме сверхмногоцикловой (гигацикловой) усталости проявляются аномалии упругих свойств материала, что приводит к эффекту нелинейности в амплитуде колебаний. Данный эффект возрастает с инициированием и ростом усталостной трещины. Данная методика была применена к образцам с различными размерами пор и при различном уровне среднего напряжения для определения момента инициирования и роста усталостной трещины в режимах много- и гигацикловой усталости. Показано, что методика применима для раннего обнаружения усталостных трещин как на поверхности, так и внутри материала при циклическом нагружении в ультразвуковом режиме.