Накопленных деформаций

гирующие элементы из карбидов в твердый раствор в феррите и устранить накопленные повреждения. Если удастся выполнить эти задачи, восстановится прочность и пластичность стали.

Менее очевидно, что в результате такой термической обработки удастся устранить накопленные повреждения. Рассмотрим сначала, какие предпосылки существуют для этого.

Запасы прочности и исходный ресурс устанавливаются на стадии проектирования и могут быть уточнены по данным натурной или модельной тензометрии и термометрии при доводке или в начальный период эксплуатации. Накопленные повреждения и остаточный ресурс, как правило, могут определяться после определенной стадии эксплуатации машин и конструкций по фактическим данным о режимах работы и действующих напряжениях, деформациях и температурах.

Накопленные повреждения ai и а2 определяются по формуле (5.34). Значения амплитуд и частот при определении повреждений а2 и п} принимают в соответствии с разд 6.3 приложения 8.

На основе (2.1.1) - (2.1.3) накопленные повреждения являются функционалом напряжений, деформаций, времени, числа циклов и температур

вают предельные (критические) величины Ncj, id, tci. Если для /'-режима заданы N-,, т„ f/, то с использованием (2.3.3)-(2.3.8) можно оценить накопленные повреждения

Аналогично можно вычислить накопленные повреждения по (2.1 .26)-(2. 1.28).

Эксплуатация охватывает предпусковые испытания, физический пуск и выход на штатную эксплуатацию. На этой стадии подтверждаются принятые проектные решения и назначаются методы оценки остаточного ресурса. При этом используется единая система критериев. С использованием управляющих ЭВМ, блочных щитов управления (БЩУ), бортовых счетчиков ресурса (БСР) ведется контроль безопасности по упомянутым ранее величинам Р, Т, N, I, dl/dN, t, R. Дополнительно устанавливаются поля физических воздействий (например, флюенс нейтронов Ф) и накопленные повреждения щ/N (п(. — число циклов нагружения j-ro режима; проводятся исследования нагрузок, напряжений, деформаций расчетными методами, аналитическими, МКЭ, ВРМ, МГИУ и др.), на моделях с применением фотоупругости, голографии, моделей из низкомодульных материалов. Далее выполняются исследования на уникальных стендах и проводится уточнение расчетного ресурса.

В соответствии с (4.14) переход от статических процессов нагружения к динамическим может уменьшить значения Nk и ek по уравнениям (4.4) и (4.5) и увеличить накопленные повреждения dfVids:

На основе (4.9), (4.10) и (4.16) накопленные повреждения являются функционалом напряжений, деформаций, времени, числа циклов и температур:

Накопленные повреждения можно вычислить аналогично по (4.34) и (4.35).

Таким образом, при мягком нагружении разрушение определяется и уровнем "петельных" деформаций, и величиной односторонне накопленных деформаций.

Отличительной особенностью процесса сопротивления материалов малоцикловому нагружению является непостоянство с числом циклов и во времени диаграммы деформирования. Следствием отмеченного оказывается перераспределение в общем случае напряжений и деформаций в процессе циклического нагружения за пределами упругости элемента конструкции. При этом возникает явление нестационарности условий деформирования даже при повторном нагружении конструкции постоянными нагрузками (механическими и термическими). С другой стороны, условия циклического деформирования за пределами упругости определяют величины циклических и односторонне накопленных деформаций на стадии образования макротрещины и особенности достижения предельного состояния по разрушению.

Квазистатические разрушения происходят у циклически изотропных и анизотропных стабильных или разупрочняющихся материалов при нагружений с постоянной амплитудой напряжений (мягкое нагружение). При сравнительно небольшом числе циклов накопление односторонних пластических деформаций от цикла к циклу у указанных материалов заканчивается образованием явно выраженной шейки и разрушением, подобным разрушению при однократном нагружений. При увеличении числа циклов величины односторонне накопленных пластических деформаций на стадии разрушения уменьшаются и сами разрушения происходят с образованием макротрещин в зонах максимальных деформаций. При этих числах циклов изменяются виды, разрушения — квазистатические разрушения переходят в усталостные, характеризующиеся развитыми макротрещинами и малыми величинами односторонне накопленных деформаций.

Предельные числа циклов на стадии образования трещин определяются на основе деформационно-кинетических критериев малоциклового и длительного циклического разрушения (уравнение (1.2.8)) линейным суммированием квазистатических и усталостных повреждений с учетом изменения циклических и односторонне накопленных деформаций по числу циклов и времени, а также изменения во времени располагаемой пластичности материала.

Например, выход при постоянной максимальной температуре 650° С на уровень напряжений t = 8 кгс/мм2 с последующим нагруженном при уменьшении температуры до 250° С (режим II) дает существенное различие в величинах накопленных деформаций по деформационной (светлые точки) и дифференциальной (темные точки) теориям. Введение по аналогии с работами [27, 28] ограничения в деформационную теорию, согласно которому в случае одноосного нагруже-ния максимально накопленная в процессе неизотермического нагружения пластическая деформация не уменьшается, не приводит к совпадению результатов расчета по деформационной (пунктир) и дифференциальной теориям (рис. 2.5.9,6).

Можно предположить, что наблюдаемый при эксплуатационных разрушениях очаг разрушения без выраженных пластических деформаций представляет собой образовавшуюся после определенного числа циклов нагружения усталостную трещину, развитие которой до момента дорыва не связано с возникновением значительных односторонне накопленных деформаций.

В соответствии с критерием длительной малоцикловой прочности предельные числа циклов на стадии образования трещины определяются линейным суммированием квазистатических и усталостных повреждений с учетом изменения циклически и односторонне накопленных деформаций по числу циклов и времени, а также изменения во времени располагаемой пластичности материала.

возникает фиктивный сигнал, в то время как процесс накопления односторонних деформаций регистрируется тензорезистором без искажений независимо от циклической истории нагружения (до величин предельных статических деформаций 4—5%). При этом в результате выполненных измерений в отличие от датчиков повреждения для оценки ресурса изделия используется не величина фиктивного сигнала, связываемая с накоплением только усталостных повреждений, а на основе установленных закономерностей определяется история нагруженности в наиболее напряженных местах конструкции. Характер этой нагруженности в общем случае может вызывать накопление изделием как усталостных, так и квазистатических повреждений. Получаемые по данным тен-зометрирования на основе изложенной методики величины циклических и односторонне накопленных деформаций могут быть применены для расчета долговечности конструкций, работающих в условиях малоциклового нагружения, на основе деформационно-кинетических критериев разрушения.

По мере накопления опытных данных становится все более очевидным то обстоятельство, что критерии термоусталостной прочности должны отражать основные особенности процесса на-гружения, протекающего с изменяющейся в цикле температурой и сопровождающегося исчерпанием ресурса пластичности материала тремя путями: в области rf=Anm (холодный Наклеп), в области ?=/тах (горячее пластическое деформирование) и при выдержке материала в области t=tm&K, когда в нем развиваются деформации ползучести. Деформационный критерий термоусталостной прочности должен отражать все три стороны процесса исчерпания пластичности. Обязательным условием является учет временного изменения характеристик пластичности и прочности. Необходимыми становятся исследования по изучению функций длительной пластичности материалов, полученных в условиях циклического нагрева, а также по кинетике циклических и накопленных деформаций в испытуемых образцах.

При этом уравнение (1) описывает условие достижения предельного состояния в зоне разрушения на основе линейного суммирования компонент повреждений. В уравнениях (2) и (3) усталостное повреждение за цикл связывается с величиной полной или необратимой деформации (равной ширине петли гистерезиса), а квазистатическое — определяется односторонне накопленной деформацией, при этом суммирование повреждений производится с учетом изменения по циклам и во времени циклических и односторонне накопленных деформаций, а также исчерпания располагаемой пластичности материала.

Например, выход при постоянной максимальной температуре 650° С на уровэиь напряжэний т = 8 кГ/мм? с последующим нагружэнием при уменьшении температуры до 250° С (режим //) дает существенное различие в величинах накопленных деформаций по деформационной (светлые точки) и дифференциальной (темные точки) теориям. Введение по аналогии с работами [30, 35] ограничения в деформационную теорию, согласно которому в случае одноосного нагружения максимально накопленная в процессе неизотермического нагружения пластическая деформация не уменьшается, не приводит к совпадению результа-