Расчетное и экспериментальное исследование характеристик сопротивления разрушению материалов энергетического оборудования и построение моделей несущей способности элементов конструкций при смешанных формах деформирования

На основе экспериментальных и численных исследований проведен анализ эффектов стеснения и вязкости разрушения стали 34ХН3МА на образцах, наиболее популярных в механике разрушения. Экспериментально определены характеристики статической трещиностойкости (вязкости разрушения) при внецентренном растяжении и трехточечном изгибе. На основе экспериментальных данных посредством численных расчетов определены характеристическое расстояние и размер зоны процесса разрушения. Вычислены параметры стеснения во взаимно перпендикулярных плоскостях (Т-напряжение, параметр трехосности h, параметр Tz, Tzz) в зависимости от исходной длины трещины и толщины рассматриваемых образцов. Установлены закономерности распределения управляющего параметра In и пластического коэффициента интенсивности напряжений вдоль фронта трещины для всех типов рассмотренных образцов. Обосновано использование пластического коэффициента интенсивности напряжений в качестве единой характеристики сопротивления разрушению для образцов различной геометрии. Разработан метод и проведено комплексное расчетно-экспериментальное исследование характеристик циклической трещиностойкости в крестообразных образцах при смешанных формах двухосного деформирования. Выполнены экспериментальные исследования влияния вида двухосного нагружения и исходного угла ориентации дефекта на характеристики циклической трещиностойкости конструкционных материалов. Проведена комплексная численная оценка совместного влияния вида двухосности и смешанных форм деформирования на поведение параметров упругих и упругопластических полей напряжений в области вершины трещины в крестообразных образцах. Проведено обобщение экспериментальных диаграмм усталостного разрушения за счет нормировки базовых координат, что позволило получить единую диаграмму, описывающую зависимость между скоростью роста трещины и КИН при различных видах двухосного нагружения. Обосновано использование пластического коэффициента интенсивности напряжений в качестве обобщенной характеристики сопротивления циклическому разрушению для образцов различной геометрии. Разработан и реализован на примере диска турбины алгоритм оценки остаточной долговечности с использованием пластического коэффициента интенсивности напряжений.