Надежность и долговечность металлических элементов конструкций с концентраторами напряжений, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур и криолитозоны

Объектом исследования являются образцы элементов металлоконструкций с концентраторами напряжений различных видов, испытуемые нагружением в условиях низких температур. В работе рассматриваются особенности возникновения и развития трещиноподобных дефектов, проводится расчет коэффициента интенсивности напряжений (КИН) и параметров зоны пластичности в окрестности вершины трещины при различных схемах нагружения в условиях низких температур. Проведено математическое и численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) у вершины трещины в условиях низких температур при различных значениях коэффициента двухосности напряжённого состояния. Цель исследований (проекта): Повышение надежности, долговечности и хладостойкости металлических элементов конструкций, эксплуатирующихся в условиях низких температур и криолитозоны, посредством применения неразрушающих методов контроля концентраторов напряжений при различных схемах низкотемпературного нагружения. В работе использованы методы, методики и критерии, применяемые в теории пластичности, линейной и нелинейной механике разрушения, математическом и численном моделировании, программировании. Выполнено численное моделирование квазистатического нагружения образцов с различными толщинами, с V-образным и U-образным надрезами при испытании на трехточечный изгиб. Показано, что вблизи боковых поверхностей образца образуется НДС, которое может способствовать раннему образованию зоны текучести. Выявлено наличие влияния схемы нагружения и двухосности напряженного состояния на объемную форму пластической зоны у вершины трещины. Предложена модель критического КИН, полученного в результате объединения подходов классической механики и механики разрушения. Показано, что для отдельных материалов, предложенная модель критического КИН качественно описывает экспериментально получаемые кривые вязко-хрупкого перехода. Результаты проведенного анализа и моделирования могут быть применены в области разработки новых материалов и конструкций с повышенной хладостойкостью, а также в повышении эффективности методов определения показателей хладостойкости материалов. Это может способствовать повышению надежности и безопасности различных технических систем, работающих в условиях низких температур.