Мета роботи: дослідження впливу комбінованого навантажування на короткотривалу динамічну повзучість гладких зразків із сплаву АМг6, а також тіл з тріщинами у випадку, коли розмах коефіцієнта інтенсивності
напружень співрозмірний з пороговою тріщиностійкістю, тобто за відсутності підростання тріщини.
• Зміст• 1. Методика дослідження впливу комбінованого (циклічного і
статичного) навантаження на поведінку суцільних зразків і зразків з тріщинами для випадку, коли амплітуда напружень (розмах коефіцієнта інтенсивності напружень) співрозмірні з межею витривалості (розмахом порогового КІН).
• 2. Вплив асиметрії циклу навантаження на динамічну повзучість гладких зразків із сплаву АМг6.
• 3. Дислокаційна структура сплаву АМг6 після статичної та динамічної повзучості.
• 4. Вплив комбінованого навантажування на розкриття вершини тріщини.
• 5. Методика прогнозування повзучості зразків з тріщинами із сплаву АМг6 при відсутності підростання тріщини.
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
• Зразки із сплаву АМг6 для випробуваньа - циліндричний
б - плоский з бічною тріщиною
• Схема вирізування пластин • із зразків (а);
• об’єкт для виготовлення • тонкої фольги (б).
1224
1248 130
R8
M30
R10
10
30120
Ì 181
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
30,2
а б
YlbhPK
Y = 1,12 - 0,231(l/ b) + 10,55(l/ b)2 -
- 21,72(l/ b)3 + 30,90(l/ b)4
Хімічний склад алюмінієвого сплаву АМг6
• Механічні характеристики алюмінієвого сплаву АМг6
Легуючі елементи, % Домішки, % (max)
Al Mg Mn Ti Be Fe Si Cu Zn Ін.
Основа 5,8...6,6 0,5...0,8 0,02...0,1 0,002...0,005 0,4 0,4 0,1 0,2 0,1
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
в, МПа 2,0, МПа , %, %360 175 18,2 34
Схеми навантажень:1 - статичного; 2 - комбінованого
Loading scheme: 1-static; 2-combined
m
2amin
с=
max
t
2
1
m
2amin
с=
max
t
2
1
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
Діаграми повзучості сплаву АМг6 при 293К за статичного (1-3) і комбінованого (4-6) навантажування при с=max=300 МПа (1, 4);
340 МПа (2, 5); 355 МПа (3,6).Creep diagrams for Al-6%Mg under 293K during static
(1-3, 7) and combined (4-6, 8) loading at s=max=300 МPа (1, 4); 340 МPа (2, 5); 355 МPа (3,6).
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
-7-за ф-лою (1)-8-за ф-лою (2)
50 100 150 200 250 300 350 t,хв
РозрахунокЕксперимент- 1- 2- 3- 4- 5 - 6
p,мм/мм0,003
0,002
0,001
-7-за ф-лою (1)-8-за ф-лою (2)
50 100 150 200 250 300 350 t,хв
РозрахунокЕксперимент- 1- 2- 3- 4- 5 - 6
p,мм/мм0,003
0,002
0,001
де pс - деформація статичної повзучості;m, B, n - сталі величини, залежні від температури; с – статичнe напруження, при якому здійснюється повзучість; t - час.
• де kr - коефіцієнт, залежний від рівня максимальних напружень та асиметрії циклу.
mnсс tB
m
1p
r
mnmaxд ktB
m
1p
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
Залежність густини дислокацій сплаву АМг6 від максимального напруження повзучості: 1 – статична повзучість; 2 – динамічна
повзучість (25 МПа).Dependence of the dislocation density in Al-6%Mg alloy on the
maximum creep stress: 1 – static creep; 2 - dynamic creep (25 МPа).
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
300 310 320 330 340 3504,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
- 1
- 2
10-9, см -2
max, МПа300 310 320 330 340 350
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
- 1
- 2
10-9, см -2
max, МПа
а б
Дислокаційна структура сплаву АМг6 після статичної повзучості (а) і динамічної повзучості (б) при max=300 МПа.
Dislocation structure of the Al-6%Mg alloy after static creep (a) and dynamic creep (b) at max=300 МPа.
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
Залежність розкриття вершини тріщини від часу при статичному (1-3, 7) та комбінованому навантажуваннях (4-6, 8): 1- Кс=21МПа; 2-
Кс=29МПа; 3- Кс=32МПа; 4- Кmax=21МПа; 5- Кmax=27МПа; 6- Dependence of crack tip opening displacement versus time under static (1-3,7) and
combined loading (4-6,8): 1- Кs=21 MPa; 2- Кs=29 MPa; 3- Кs=32 MPa; 4- Кmax=21 MPa; 5- Кmax=27 MPa; 6- Кmax=31 MPa
,МКМ
6
4
2
100 200 300 t, хв
Експеримент
- 1- 2- 3- 4- 5- 6
Розрахунок
-7-8
,МКМ
6
4
2
100 200 300 t, хв
Експеримент
- 1- 2- 3- 4- 5- 6
Розрахунок
-7-8
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
Прогнозування приросту розкриття вершини тріщини за рахунок повзучості
Розрахункова схема.Analytical model.
(r) ref
ref
Lrefr
ref
Розрахункова схема.Analytical model.
(r) ref
ref
Lrefr
ref
)(rI
K 1
1
2
2,0
2
2,0
refr
m
n
ref LktBm
1
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
В И С Н О В К И
23-27 вересня 2002, Тернопіль, Україна
IV МІЖНАРОДНИЙ СИМПОЗІУМ З ТРИБОФАТИКИ ISTF 2002
• 1. Виявлено, що циклічне навантаження, накладене на статичну компоненту, збільшує деформацію повзучості сплаву АМг6 у порівнянні із статичною повзучістю.
•2. Зростання пластичної деформації сплаву АМг6 в умовах повзучості з накладанням циклічної складової навантаження пов’язане із зростанням густини дислокацій матеріалу.
•3. Розроблено методику прогнозування короткотривалої повзучості зразка з тріщиною при комбінованому навантажуванні, основану на аналізі напружено-деформованого стану у вершині тріщини, моделюванні тіла з тріщиною гладким зразком, а також врахуванні впливу рівня максимальних напружень на деформацію повзучості.