Разработка методов оценки надежности материалов авиационного назначения при комбинированном динамическом и последующем гигацикловом нагружении

Проведено исследование кинетики роста усталостных трещин в сплавах алюминия АМг6 и Д16Т в режиме гигацикловой усталости при предварительном динамическом деформировании с целью оценки ресурса материалов и элементов конструкций авиационных газотурбинных двигателей в условиях полетного цикла при случайных динамических воздействиях. Предварительное нагружение образцов осуществлялось динамическим растяжением на разрезном стержне Гопкинсона - Кольского при скоростях деформации до ~10³ c⁻¹ и последующем гигацикловом нагружении на ультразвуковой испытательной машине Shimadzu USF-2000 с количественным анализом фрактографии изломов на основе данных профилометрии и сканирующей электронной микроскопии. Предложено кинетическое уравнение, устанавливающее связь между скоростью роста усталостной трещины, изменением коэффициента интенсивности напряжений и масштабными инвариантами, характеризующими коррелированное поведение дефектов различных структурных уровней. Показана связь параметров кинетического уравнения (показателя степени в обобщенном законе Пэриса) с масштабными инвариантами дефектных структур, формирующих рельеф поверхности разрушения в процессе гигациклового нагружения. Морфология поверхности трещин разрушения алюминиево-магниевого сплава АМг6 при предварительном динамическом и последующем гигацикловом нагружениях исследована методом мультифрактального анализа с флюктуаций с исключенным наклоном (MF-DFA). Установлено, что переход от стадии формирования области локализованного деформирования fish-eye происходит за счет формирования очагов разрушения и сопровождается качественной сменой нелинейной динамики системы - осуществляется переход от моно- к мультифрактальной динамике, что характеризуется расширением мультифрактального спектра на завершающей стадии роста трещины, приводящей к макроразрушению.