Ползучесть и длительная прочность элементов конструкций в условиях нестационарного сложного напряжённого состояния с учетом факторов агрессивной среды и поверхностного пластического упрочнения

Заявленные задачи:1. Проведение дополнительных экспериментальных исследований при средней концентрации водорода в среде С=0.15%. 1.1. Одноосные испытания (растяжение и кручение) для уточнения материальных параметров и скалярных функций математической модели ползучести с учетом накопления повреждений (построение полной кривой ползучести с учетом третьего участка при растяжении); 1.2. Многоосные испытания для изучения закономерностей изменения компонент тензора деформаций ползучести в условиях сложного нагружения с учетом влияния наводораживания с уровнем 0.15%; 1.3. Наполнение экспериментального базиса и верификации модели термоползучести, учитывающей влияние степени наводораживания. 2. Моделирование процессов ползучести и длительной прочности трубчатых образцов при простом и нескольких различных конкретных программах нестационарного сложного напряженного состояния с учетом влияния агрессивной среды в диапазоне изменения концентрации водорода от 0 до 0.3%. 2.1. Развитие и адаптация математической модели термоползучести, основанной на базе работ Ю.Н. Работнова, И.В. Новожилова, Ю.Г. Коротких с учетом эффектов влияния агрессивной среды; 2.2. Численное моделирование процессов ползучести при одноосных траекториях нагружения (растяжение и кручение) для материала в исходном состоянии и с содержанием водорода 0.15 и 0.3%; 2.3. Численное моделирование процессов ползучести при многоосных траекториях нагружения при различных углах между векторами напряжений σ11 и √3σ12 с заранее выбранными двумя интенсивностями действующих напряжений для материала в исходном состоянии и с содержанием водорода 0.15 и 0.3%; 2.4. Анализ влияния воздействия агрессивной среды на кинетику тензора деформаций ползучести и характеристик длительной прочности материала ВТ6 на основе результатов проведенных экспериментальных исследований и металлографического анализа. 3. Продолжение исследований ползучести с обобщением задач на характеристики длительной прочности мембран при переменном нагружении при различных контактных взаимодействиях мембраны с матрицей. Планируется использовать кинетическую теорию ползучести и длительной прочности Ю.Н. Работнова для материала мембраны со скалярным параметром поврежденности. Планируется решение цикла задач о длительной прочности мембраны в стесненных условиях с учетом физической и геометрической нелинейности. 4. Теоретическое исследование влияния агрессивной среды на время до разрушения образцов при ползучести при одноосном растяжении с различной формой поперечного сечения и сравнительный анализ с данными этой задачи в нейтральной среде, в которой показано, что время до разрушения не зависит от формы поперечного сечения образца. Планируется проведение анализа длительной прочности стержней в агрессивной среде (наводораживание), имеющих различные формы поперечного сечения с полым отверстием, при этом формы внешнего и внутреннего контуров сечений подобны, а площадей сечений с различными формами совпадают. Влияние агрессивной среды предполагается моделировать диффузионным проникновением ее элементов внутрь материала. 5. Теоретические исследования длительной прочности длинной тонкостенной цилиндрической оболочки при ползучести в условиях нестационарного сложного напряженного состояния (растягивающая осевая нагрузка и внутреннее давление) с учетом влияния агрессивной окружающей среды, моделирование которой осуществляется с использованием процесса диффузионного проникновения элементов агрессивной окружающей среды в материал тонкостенной цилиндрической оболочки. Длительная прочность такой оболочки определяется с использованием кинетической теории Ю.Н. Работнова с использованием дробно-линейной модели ползучести и длительной прочности, в которой предел прочности материала выполняет роль предельного напряжения. При решении соответствующей краевой задачи предполагается использовать скалярный и векторный параметры поврежденности. 6. Разработка математических моделей релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненных полых и сплошных цилиндрических образцах в условиях ползучести в поле массовых сил при вращении при жестких первоначально заданных ограничениях на осевое перемещение, угловое перемещение (угол закручивания) и их линейную комбинацию. 6.1. Разработка метода математического моделирования (решения краевых задач) в поверхностно упрочненных полых и сплошных цилиндрических образцах в условиях ползучести в поле массовых сил при вращении при ограничениях на линейное и угловое перемещения. 6.2. Разработка алгоритмического и программного обеспечения для численной реализации разработанных методов оценки релаксации остаточных напряжений при вращении и жестких ограничениях на линейные и угловые перемещения. 6.3. Теоретическое исследование и параметрический анализ влияния первоначально заданных линейных и угловых перемещений на релаксацию остаточных напряжений в стержневых элементах из материалов, использующихся в авиадвигателестроении в поле массовых сил для различных режимов изотропного и анизотропного упрочнения. Анализ результатов, выработка рекомендаций. 7. Разработка методов решения несвязных задач теплопроводности, ползучести и релаксации остаточных напряжений при сложном напряженном состоянии для поверхностно упрочненных пластин и балочных элементов конструкций. 8. Проведение вариативных расчетов по оценке релаксации остаточных напряжений в двусторонне упрочненной тонкостенной трубке в условиях ползучести в зависимости от технологии упрочнения и конкретных параметров вида напряженного состояния по методикам, разработанным на предыдущем этапе. Выработка рекомендации по эффективности использования поверхностного упрочнения к прямолинейным тонкостенным продуктопроводов авиационных пневмогидросистем. 9. Проведение вариативных расчетов по оценке релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненном круговом концентраторе толстостенной круглой плиты в условиях ползучести применительно к дисковым материалам газотурбинных двигателей (ЭИ698, ЭП742) при температурах 650–750 °С по методикам, разработанным на предыдущем этапе.