Разработка теоретико-экспериментальных методов и программного обеспечения для расчета напряженно-деформированного состояния поверхностно упрочненных элементов конструкций со сложными реологическими свойствами материала

Выполнено экспериментальное исследование стохастических полей деформаций ползучести в полых поверхностно упрочненных цилиндрических образцах из сплава Д16Т в условиях осевого растяжения при температуре T = 125°C. Установлен значительный разброс локальной неупругой деформации по длине образца по отношению к макросредней деформации. Показано, что в пределах одного образца деформации локальных участков могут отличаться в 3 - 4 раза. Предложены феноменологические стохастические уравнения ползучести для одноосного и сложного напряженного состояний, и выполнена их экспериментальная проверка применительно к сплаву Д16Т при T = 125°C. Обоснован выбор структуры случайных функций в определяющих стохастических уравнениях ползучести, и разработана методика идентификации оценок случайных параметров модели. Аналитически описан случайный процесс развития деформации ползучести во времени при одноосном растяжении. Предложена методика численного решения стохастической краевой задачи ползучести поверхностно упрочненных изделий, реализованная для полого цилиндра из сплава Д16Т в условиях одноосного растяжения при температуре T = 125°C. Исследована релаксация остаточных напряжений, и получены статистические оценки для полей остаточных напряжений в процессе ползучести в различные временные сечения. Выполнен комплексный анализ влияния режимов поверхностно-пластического упрочнения пневмодробеструйной обработкой, термоэкспозиции, многоциклового нагружения на характеристики микротвердости, шероховатости и металлофизическое состояние материала упрочненных плоских и цилиндрических образцов. Выявлено повышение значений микротвердости для упрочненных образцов всех типов по сравнению с неупрочненными. Распределение микротвердости по глубине поперечного шлифа упрочненных цилиндрических образцов крайне неоднородное: в упрочненной (периферийной) зоне значения микротвердости существенно выше, чем в более отдаленных от поверхности зонах. Показано, что многоцикловые испытания на усталость и ползучесть при термоэкспозиции приводят к релаксации микротвердости в упрочненных образцах вплоть до исходного состояния неупрочненных образцов, что связано с релаксацией наведенных в процессе упрочнения остаточных напряжений. Микроструктурный анализ поперечного сечения упрочненных образцов позволил выявить наличие трех ярко выраженных зон: сильно наклепанной поверхностной, дефектной основной и слабодефектной глубинной.