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

Аннотация

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.

Ссылки (20)

1. H. Mughrabi, // Int. J. of Fatigue 57, 2013, P. 2-8.
2. Shyam A, Milligan W. Acta Mater 2005;53:835-44.
3. Risbet M, Feaugas X. Eng Fract Mech 2008;75:3511-9.
4. Bannikov M., Oborin V., Naimark O. and Froustey C.Tech. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 37. - No. 3. - P. 241-243.
5. Bannikov M., Oborin V., Naimark O. Palin-Luc T. Tech.Phys. Lett. - 2010. - Vol. 36.
6. Weidner A, Man J, Tirschler W, Klapetek P, Blochwitz C, Polak J, et al. Mater Sci Eng A 2008;492:118-27.
7. Mughrabi H. Metall Mater Trans A 2009;40:1257-79.
8. Mughrabi H. Int J Fatigue 2006;28:1501-8.
9. Lukaš P. ASM handbook. Fatigue and fracture, v. 19.Materials Park, OH, USA: ASM International; 1996. p.96-109.
10. French H.. Trans Am Soc Steel Treat 1933;21:899-946.
11. Naimark O.B. In: Advances in multifield theories ofcontinua with substructure. Ed.: G.Capriz, P.Mariano.-Boston, Birkhauser.- 2004. -P.75-114.
12. Kurdyumov S.P. Evolution and self-organization lawsof complex systems // International Journal of ModernPhysics.-1988.-V.1.-No.4.-P.299-327.
13. Belyaev V.V. Naimark O.B. Dokl. AS USSR 1990.- 312.-No 2.- Pp.289-293. [Беляев В.В., Наймарк О.Б. Докл.АН СССР.-1990.-Т.312.-No 2.-С.289-293.].
14. T. L. Grobstein, S. Sivashankaran, G. Welsch, N. Panigrahi, J. D. McGervey, and J. W. Blue, Mater. Sci, Eng. A 138, 191-203 (1991).
15. J. H. Cantrell, W. T. Yost. Int. J. of Fatigue 23 (2001) S487-S490.
16. J.Y. Kim, L.J. Jacobs, J. Qu, J.W. Littles, J. Acoustic Soc.Am., 120.(1266), USA 2006.
17. A. Kumar, C.J. Torbet, J.W. Jones, T.M. Pollock. J. of App.Phys. 106, 024904 (2009).
18. A. Kumar, C.J. Torbet, T.M. Pollock, J.W. Jones. ActaMaterialia 58 (2010) 2143-2154.
19. A. Kumar, R.R. Adharapurapu, J.W. Jones, T. M. Pollock.Scripta Materialia 64 (2011) 65-68.
20. C. Froustey, T. Auzanneau, J.-L. Charles, and J.-L.Latailade, J. Phys. IV 10, PR9-565 (2000).

Цитирования (2)

1.
D. Bilalov, V. Oborin, O. Naimark. Lett. Mater. 10(2), 206 (2020). Crossref
2.
Aikol M. Mairambekova, Anna Y. Eroshenko, Vladimir A. Oborin, Mikhail V. Bannikov, Valentina V. Chebodaeva, Alena I. Terekhina, Oleg B. Naimark, Andrey I. Dmitriev, Yurii P. Sharkeev. Materials. 14(18), 5365 (2021). Crossref

Другие статьи на эту тему

Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигацикловом режиме
О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова, М.В. Банников, А.Ю. Ерошенко, А.И. Ведерникова