ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ НЕОДНОРІДНИХ МАТЕРІАЛІВ » ДНН.су Дослідження Нової Науки - наукові роботи, дисертації, монографії, статті, реферати та автореферати українською мовою

Навігація

Друзья

Пошук

ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ НЕОДНОРІДНИХ МАТЕРІАЛІВ

7 серпня 2009

Увага! У вас немає прав для перегляду схованого тексту.

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ім. Г. В. КАРПЕНКА

Марина Володимирівна

УДК 669.539, 624.078.3

ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ НЕОДНОРІДНИХ МАТЕРІАЛІВ ІЗ РІЗНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ТРІЩИНОСТІЙКОСТІ

01.02.04 - механіка деформівного твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

ЛЬВІВ - 2000

Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Фізико-механічному інституті ім. Г. В. Карпенка НАН України.

Науковий керівник: член-кореспондент НАН України,
доктор технічних наук, професор,
АНДРЕЙКІВ Олександр Євгенович,
Директор Державного науково-дослідного центру
"Протон" НТК ФМІ НАН

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор,
ОСАДЧУК Василь Антонович,
Державний університет "Львівська політехніка",
завідувач какафедрою технології та обладнання
зварювального виробництва

кандидат технічних наук,
ПОДКОЛЬЗІН Вячеслав Юрійович,
Тернопільський державний технічний
університет ім. І. Пулюя,
доцент кафедри матеріалознавства

Провідна установа: Інститут прикладних проблем механіки і математики
ім. Я. С. Підстригача, відділ математичних
проблем механіки неоднорідних тіл,
Національна академія наук України, Львів

Захист відбудеться "23" лютого 2000 р. о ___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.226.02 у Фізико-механічному інституті ім. Г. В. Карпенка НАН України за адресою: 79601, м. Львів, вул. Наукова, 5.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-механічного інституту
ім. Г. В. Карпенка НАН України (79601, м. Львів, вул. Наукова, 5).

Автореферат розісланий "21" січня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
доктор технічних наук, професор НИКИФОРЧИН Г. М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми.
За статистикою доля втомних пошкоджень інженерних конструкцій та споруд становить близько 40%від загальної кількості їх передчасних відмов. Джерелом руйнування зазвичай є невеликі тріщини або дефекти типу тріщин.Ці дефекти можуть з'являтися як в процесі створення матеріалу та виготовлення конструкції, так і напочатковій стадії її роботи, особливо при циклічному навантаженні. Такі тріщини під дією робочого навантаженняповільно розвиваються, досягаючи через деякий час критичних розмірів, що приводить при певних умовах дораптового руйнування конструкції. В таких випадках визначення періоду докритичного росту тріщин має вирішальнезначення для оцінки ресурсу роботи конструкції. А для визначення залишкової довговічності конструкціїнеобхідно знати закономірності докритичного росту втомних тріщин. За останні десятиріччя отримано багатоданих про закономірності розвитку втомних макротріщин. Всі ці результати синтезовані у багатьох оглядовихроботах, які опубліковані у монографіях і довідкових посібниках. В основному в них детально розглянутіположення механіки росту втомних тріщин, досліджені проблеми визначення швидкості поширення втомнихтріщин, опису кінетичних діаграм втомного руйнування (КДВР) та обчислення характеристик циклічноїтріщиностійкості матеріалів. Описані в літературі розрахункові моделі втомного руйнування реалізуються длявипадків однорідних матеріалів. Однак для виготовлення складових частин конструкцій поряд із однорідними широковикористовуються матеріали, в яких спостерігається неоднорідність механічних характеристик і властивостейопору втомному руйнуванню. Ця неоднорідність може бути заложена у матеріалі або виникнути втехнологічному процесі виробництва відповідних виробів. Саме важливі питання про поширення втомних тріщин внеоднорідних матеріалах із врахуванням передісторії пластичного деформування матеріалу є недостатньо вивченими наданий час. І хоча існує певний експериментальний досвід у цій області, немає єдиної теорії, що дозволила бописувати розвиток втомних тріщин із врахуванням неоднорідності механічних і втомних характеристик матеріалу тапопереднього циклічного навантаження. Цій проблемі власне й присвячена дана дисертаційна робота.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Теоретичні та прикладні результати дисертаційної роботиотримані при виконанні теми № 0297U000506 "Розробка методів аналізу причин аварій та забезпечення ресурсуенергетичних котлів" (шифр теми 04.05.00/030-95) і теми № 0197U018136 "Розробка методів для оцінкитріщиностійкості і довговічності конструкційних матеріалів при динамічному і циклічному навантаженнях" (шифртеми 2.25.3.2) у відділі конструкційної міцності матеріалів у робочих середовищах Фізико-механічного інститутуім. Г. В. Карпенка НАН України.
Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методу визначення залишкової довговічностіелементів конструкцій, матеріали яких неоднорідні за механічними характеристиками та властивостямиопору втомному руйнуванню з врахуванням передісторії їх пластичного деформування. Для досягненняпоставленої мети необхідно було розв'язати такі задачі:
сформулювати розрахункову модель для оцінки періоду докритичного росту втомної тріщини в неоднорідному заміцністними та втомними характеристиками матеріалі з врахуванням передісторії його пластичного деформування;
розробити методику визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) в пластинах біля випуклихкриволінійних тріщин;
дослідити вплив передісторії циклічного навантаження на кінетику траєкторії поширення втомної тріщини;
розробити методику визначення періоду докритичного росту втомної тріщини в області зварного з'єднання.
Методи досліджень. При розв'язанні диференціальних рівнянь були застосовані метод Рунге, метод сіток з явноюрізницевою схемою, метод перетворень Фур'є. При наближеному обчисленні інтегралів було використано методтрапецій. Кінетику траєкторії втомної тріщини визначено за допомогою методу граничної інтерполяції.
Наукова новизна одержаних результатів. В роботі сформульовано нову математичну модель поширення втомних тріщин вматеріалах з неоднорідними механічними характеристиками та властивостями опору втомному руйнуванню. В основумоделі покладено енергетичний критерій втомного руйнування матеріалів і гіпотезу про поширення втомної тріщини в напрямкунайбільш можливої пошкодженості - максимально можливої її швидкості. Розроблено новий метод визначення КІНв пластинах біля криволінійних тріщин. Метод характеризується простотою застосування та прийнятною точністю.Проведено дослідження впливу попереднього циклічного навантаження на кінетику траєкторії втомної тріщини. Вперше аналітичнодосліджено закономірності кінетики втомного руйнування тонкостінних зварних з'єднань із врахуваннямнеоднорідності механічних і втомних характеристик матеріалу та наявності залишкових зварних напружень.
Практичне значення одержаних результатів. Запропонована математична модель росту втомних тріщин в неодноріднихматеріалах є науковою основою для розв'язання різноманітних практичних задач, що вимагають дослідженнякінетики поширення втомних тріщин в матеріалах з неоднорідними механічними характеристиками тавластивостями опору втомному руйнуванню. Розроблений метод визначення КІН біля криволінійних тріщин завдякипростоті застосування можна ефективно використовувати при оцінці напружено-деформованого стану (НДС) білявершин нелінійних тріщин. Така проблема постає при розв'язанні багатьох задач механіки руйнування. Отримані вроботі результати мають практичне значення для оцінки залишкової довговічності матеріалів із зміннимихарактеристиками циклічної тріщиностійкості та були використані ІЕЗ НАНУ при виконанні науково-дослідноїроботи "Розробка мір забезпечення утримуючої здатності і ресурсу металоконструкцій, заснованих на більшповному врахуванні при проектуванні факторів, які сприяють передчасному виникненню тріщин в зварнихз'єднаннях, застосуванні ефективних засобів гальмування їх розвитку та удосконалення розрахункового знаходження залишковогоресурсу" у 1996-1999 роках (шифр теми 1.6.1.3.6, виконується згідно з постановою Бюро ВФТПМ НАН України,протокол № 8 від 13.05.97р.).
Достовірність одержаних в роботі результатів забезпечується застосуванням відомих у літературі вихідних положеньмеханіки руйнування, коректністю постановок задач, використанням обгрунтованих методів розв'язування задачта узгодженістю отриманих результатів з описаними в літературі експериментальними даними.
Публікації та особистий внесок здобувача. За матеріалами виконаних досліджень опубліковано 8 праць. Основнірезультати отримані автором самостійно. Постановка задач та обговорення результатів проведені спільно знауковим керівником.
Апробація роботи. Основні положення й окремі результати дисертації доповідалися на Міжнародній конференції змеханіки неоднорідних структур
(Тернопіль, 1995 р.); Міжнародній науковій конференції "Сучасні проблеми механіки і математики " ( Львів, 1998 р.);Міжнародному симпозіумі " Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій " ( Мукачево, 1998р. ); Міжнародній конференції "Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій" (Львів, 1999 р.).
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 4 розділів, висновків, списку літератури тадодатку. Загальний обсяг роботи 127 сторінок машинописного тексту, що містить 70 рисунків, 10 таблиць ібібліографічний список 145 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовується актуальність досліджень, мета роботи, наукова новизна та практичне значення одержанихрезультатів.
Перший розділ містить огляд робіт по втомному руйнуванню матеріалів. Тут розглянуто процес втомного руйнуваня тайого стадії. Багато уваги приділено питанням впливу різноманітних факторів на кінетику росту втомних тріщин:
механічних - асиметрія циклу, частота та форма навантаження, вид навантаження, амплітуда напружень і т. д.;
металургійних - структурний стан матеріалу, розмір зерна, наявність включень, ступінь та характер легування;
фізичних та фізико-хімічних - температура, опромінення, середовище;
геометричних - абсолютні розміри зразка і т. п. Описано зміну характеру кінетичної діаграми втомногоруйнування конструкційних матеріалів під впливом кожного фактору.
Також у даному розділі здійснено огляд відомих на даний час математичних моделей для опису кінетики росту втомнихмакротріщин, серед яких більшість залежностей є емпіричними, а деякі встановлені на основі певних гіпотез.Слід зауважити, що більшість із цих моделей реалізуються для випадків однорідних матеріалів, що робитьпроблематичним застосування їх для розв'язання задач про поширення втомних тріщин в неоднорідних матеріалах.
Оскільки розрахунок інженерних конструкцій на довговічність вимагає дослідження кінетики руйнування (докритичногоросту втомних тріщин), то ще у цьому розділі розглянуто різні математичні методи визначення кінетикипоширення втомних тріщин: покрокові та метод граничної інтерполяції.
У другому розділі пропонується розрахункова модель поширення втомної тріщини в неоднорідному за механічнимивластивостями матеріалі із врахуванням попереднього пластичного деформування. В основу моделі покладеноенергетичний критерій втомного руйнування, суть якого полягає в наступному. Розглядається пружно-пластичнапластина, послаблена тріщиною і піддана дії циклічного розтягу. Нехай за N циклів навантаження тріщинавиросла на величину l (рис. 1, А), а біля її вершини утворилася пластична зона довжиною lpf (рис. 1, Б).
Період докритичного росту втомної тріщини Nd визначали за відомою формулою де швидкість росту втомної тріщиниописується співвідношенням (14). Для даної задачі Nd становив циклів навантажування. У випадку розв'язанняцієї задачі за відомими формулами як для однорідного матеріалу період докритичного росту втомної тріщинистановив би циклів.
2. Вплив передісторії пластичного деформування на кінетику росту втомної тріщини продемонстровано на наступнійзадачі. Нескінченна ізотропна пластина
з прямолінійною тріщиною довжини 2a (a=0,01 м) розтягується на нескінченності напруженням p= pc (pc - руйнівненапруження) перпендикулярно лінії тріщини так, що її вершина переміщується з точки x=0 у точку x=x0. Післяцього напрям дії зовнішніх зусиль дещо змінили й пластину навантажували напруженням q= p під кутом 3 4 долінії розташування тріщини (рис. 5).
Для визначення напрямку поширення тріщини рівняння (6) у даному випадку приймає вигляд:
У третьому розділі пропонується спрощений підхід до визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) упластинах біля криволінійних тріщин, а саме метод еквівалентності рівнодотичних тріщин. Суть цього методу полягаєв наступному.
Розглянемо пластину, що розтягується на нескінченності рівномірно розподіленим напруженням p й послабленукриволінійною тріщиною L (рис. 8). Вважаємо, що під час деформування пластини поверхні тріщини неконтактують. Впишемо в тріщину L розріз у формі дуги кола L0 радіуса R так, щоб кінці L і L0 мали спільнідотичні. Виберемо декартову систему координат з початком у центрі кола L0 (рис.8.). Конфігурація та розміщення тріщин L таL0 такі, що НДС пластини симетричний відносно осі Oy. Оскільки вершини тріщин L і L0 мають спільні дотичні, торозподіл напружень біля них, коли б вони існували окремо, буде однаковий і визначатиметься КІН відповідно. В дисертаціїпоказано, що тоді будуть несуттєво відрізнятися від. Тобто, КІН у вершинах тріщини L можна обчислитиза співвідношеннями для КІН дугової тріщини L0 такого радіуса, при якому дотичні до обох тріщин у вершинахзбігаються (рис.8). А формули для обчислення КІН дугової тріщини відомі в літературі (Механика разрушения ипрочность материалов: Справочное пособие в 4-х т. - Т. 2: М. П. Саврук. Коэффициенты интенсивности напряжений втелах с трещинами. - Киев: Наук. думка, 1988. - 620 с):
де l - абсциса вершини тріщини; - кут нахилу дотичної до тріщини в її вершині до осі Ox.
За аналогічним підходом можна визначати КІН у вершинах криволінійних тріщин з центром симетрії, які співдотичні довідповідної s-подібної тріщини. В роботах Муракамі (Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. Подред. Ю. Мураками. Том. - М.: Мир, 1990. - 478 с.) дані співвідношення для обчислення КІН s-подібної тріщини (рис. 9): де
Тут ay, ax - відповідно абсциса та ордината вершини тріщини; - кут нахилу дотичної до тріщини в її вершині доосі Ox.
Рис. 8. Розтяг нескінченної пластини, послабленої криволінійною тріщиною з віссю симетрії.
Рис. 9. Розтяг пластини, послабленої криволінійною тріщиною з центром симетрії.
Метод еквівалентності рівнодотичних тріщин дозволяє використовувати ці формули для визначення КІН довільноїкриволінійної тріщини з центром симетрії, кут нахилу дотичної до якої у вершинах збігається з кутом.
Порівняння значень КІН, обчислених за допомогою запропонованого підходу ( ), із відомими результатами ( ) (рис. 10,11) підтверджує правомірність застосування методу еквівалентності рівнодотичних тріщин для визначення КІН білякриволінійних тріщин.
Рис. 10. Розтяг пластини, послабленої триланковою тріщиною з віссю симетрії (А) та порівняння точних (1) інаближених (2) залежностей КІН від кута (Б).
Рис. 11. Розтяг пластини, послабленої триланковою тріщиною з центром симетрії (А) та порівняння точних ( ) інаближених ( ) залежностей КІН від кута (Б).
Четвертий розділ роботи присв'ячений дослідженню проблем втомного руйнування зварних з'єднань. Запропоновануматематичну модель поширення втомних тріщин у неоднорідних матеріалах тут застосовано до задач провизначення залишкового ресурсу зварних конструкцій. Значення КІН у вершинах тріщини визначали за методомеквівалентності рівнодотичних тріщин, запропонованим у третьому розділі роботи. Дані про розподіл механічниххарактеристик матеріалів в області зварного з'єднання для рівнянь (5), (6) взято з довідника В.А.Винокурова (Сварка в машиностроении: Справочник в 4 томах: Т. 3. Под ред. В. А. Винокурова. - М:Машиностроение, 1979, - 567 с.).
Оскільки не викликає сумнівів наявність залишкових напружень у зварних з'єднаннях і їх значний вплив на ріствтомних тріщин, насамперед було визначено розподіл залишкових напружень (у вигляді аналітичних функцій) в найбільшпоширених типах зварних з'єднань з розв'язків відповідних задач термопружної рівноваги. Цей розрахунково-експериментальнийметод описано в довіднику
В.А. Винокурова.
Для ілюстрації необхідності та важливості врахування неоднорідності матеріалу при розрахунках зварних конструкційна довговічність розглянуто декілька конкретних задач про визначення залишкової довговічності зварних пластин зі сталі09Г2С, послаблених прямолінійними тріщинами, що знаходяться у зварних швах (див. табл.). Пластини розтягуютьсяпід кутом до лінії тріщини. В цих задачах період докритичного росту втомних тріщин обчислено двомашляхами: для випадку, коли тріщини поширюються за криволінійними траєкторіями, а швидкості їх росту змінюютьсяза рівнянням моделі, період позначено ; а також на випадок застосування для розв'язання даної задачівідомих залежностей із теорії втомного руйнування однорідних тіл, період позначено. Аналіз отриманихрезультатів показав, що реальна залишкова довговічність зварних пластин є значно меншою від оцінокдовговічності, отриманих з використанням відомих моделей без врахування неоднорідності механічнихвластивостей матеріалу в області зварного з'єднання.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ
1. Сформульовано розрахункову модель поширення втомних тріщин у неоднорідних матеріалах із врахуваннямпередісторії пластичного деформування. В основу моделі покладено енергетичний критерій втомногоруйнування матеріалів і гіпотезу про поширення тріщини в напрямку максимально можливої її швидкості.
2. Показано, що передісторія пластичного деформування матеріалу істотно впливає на кінетику траєкторії втомноїтріщини. Це проявляється в тому, що початковий напрям поширення тріщини після зміни напрямку і силициклічного розтягу залежить від співвідношення величин попереднього та діючого навантаження, а також відспіввідношення між діючим і критичним навантаженням. Але, якщо діюче навантаження перевищує 80 % попереднього,то величина початкового кута збігається зі значенням, яке можна отримати на основі відомого -критерію.
3. Підтверджено прикладами розрахунків, що КІН в вершинах довільної криволінійної тріщини з віссю симетрії можнанаближено визначати за допомогою відомих співвідношень для КІН тріщини у формі дуги вписаного кола, а КІН увершинах довільної криволінійної тріщини з центром симетрії можна визначати з використанням відомих формул длярівнодотичної s-подібної тріщини.
4. Показано, що залишкова довговічність зварних конструкцій, визначена з врахуванням макронеоднорідності тазалишкових напружень, є значно меншою від значень довговічності, розрахованої з нехтуванням неоднорідностівластивостей матеріалу.
5. На основі запропонованої моделі розроблено методику для визначення довговічності зварних з'єднань знепроварами, яка добре апробована і підтверджена відомими результатами натурних випробувань.
6. В роботі показано, що втомна тріщина з непровару в зварному шві прямує в зону термічного впливу і тим самимзменшується залишкова довговічність зварного з'єднання.
7. Отримані результати було використано ІЕЗ НАНУ при виконанні науково-дослідної роботи "Розробка мірзабезпечення утримуючої здатності і ресурсу металоконструкцій, заснованих на більш повному врахуванні припроектуванні факторів, які сприяють передчасному виникненню тріщин в зварних з'єднаннях, застосуванні ефективнихзасобів гальмування їх розвитку та удосконалення розрахункового знаходження залишкового ресурсу".

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ
Андрейків О. Є., Ліщинська М. В. Рівняння росту втомних тріщин у неоднорідних пластинах // Фіз.-хім.механіка матеріалів. - 1999. - № 3. - с. 53-58.
Андрейків О. Є., Ліщинська М. В. Визначення кінетики поширення втомних тріщин у стикових зварних з'єднаннях// Машинознавство. - 1999. - № 2. - с. 11-16.
Ліщинська М. В. Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень у пластинах біля випуклих криволінійнихтріщин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 1998. - № 1. - с. 113-114.
Ліщинська М. В. Кінетика поширення кусково-ламаних тріщин у тонкостінних елементах при довготриваломустатичному навантаженні //Зб.: "Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій". - Львів: Каменяр, 1998. -с. 126-131.
Андрейків О. Є., Дарчук О. І., Ліщинська М. В. Аналіз росту втомних тріщин у двокомпонентних оболонковихконструкціях // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 1995. - № 4. - с. 16-19.
Андрейків О. Є., Ліщинська М. В. Кінетика росту втомних тріщин та залишкова довговічність зварних пластин //Зб.: "Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій". Вип. 2., т. 3. - Львів, Каменяр, 1999. - с. 99-104.
7. Андрейків О. Є., Дарчук О. І., Ліщинська М. В. Аналіз росту втомних тріщин в неоднорідних по тріщиностійкостіматеріалах // Тези доповідей Міжнародної конференції з механіки неоднорідних структур. -Тернопіль. - 1995. - с.191.
8. Андрейків О. Є., Ліщинська М. В. Розрахункова модель втомного руйнування структурно-неоднорідних пластин ізврахуванням передісторії деформування // Матеріали МНК "Сучасні проблеми механіки і математики". - Львів. - 1998.- с. 18.

АНОТАЦІЯ. Ліщинська М. В. Оцінка залишкової довговічності неоднорідних матеріалів із різними характеристикамитріщиностійкості. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01. 02. 04 - механікадеформівного твердого тіла. - Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів, 2000.
Дисертацію присвячено проблемам визначення залишкової довговічності механічно неоднорідних матеріалів.Запропоновано розрахункову модель поширення втомних тріщин у неоднорідних за механічними характеристиками матеріалах ізврахуванням передісторії пластичного деформування. В основу моделі покладено енергетичний критерій втомногоруйнування матеріалів та гіпотезу про поширення втомної тріщини в напрямку максимально можливої їїшвидкості. Швидкість росту втомної тріщини представлено функцією параметрів навантаження, міцністниххарактеристик матеріалу та параметрів попереднього пластичного деформування. Вивчено вплив передісторії циклічного навантаженняна кінетику траєкторії тріщини. Розроблено метод еквівалентності рівнодотичних тріщин для визначення коефіцієнтівінтенсивності напружень у пластинах біля криволінійних тріщин. Метод базується на гіпотезі проідентичність напружено-деформованих станів біля тріщин, дотичні до яких у вершинах збігаються. Досліджено впливврахування неоднорідності міцністних характеристик матеріалу в області зварного з'єднання на розрахунковіоцінки залишкової довговічності зварних конструкцій. Проведено порівняння розрахункових оцінокзалишкової довговічності зварних з'єднань з екпериментальними даними.
Ключові слова: втомні тріщини, неоднорідність механічних властивостей, попереднє пластичне деформування,розрахункова модель поширення тріщини, криволінійні тріщини, коефіцієнт інтенсивності напружень,зварні з'єднання, залишкова довговічність.

АННОТАЦИЯ. Лищинская М. В. Оценка остаточной долговечности неоднородных материалов с разными характеристикамитрещиностойкости. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01. 02. 04 - механикадеформируемого твердого тела. - Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко НАН Украины, Львов, 2000.
Диссертация посвящена проблемам определения остаточной долговечности механически неоднородных материалов. Сделанлитературный обзор работ по усталостному разрушению материалов. Рассмотрены вопросы влияния различныхфакторов на рост усталостных трещин в конструкционных материалах, существующие математические модели роста усталостныхтрещин, а также методы определения кинетики их развития. В работе предложена расчетная модельраспространения усталостных трещин в анизотропных по механическим характеристикам материалах с учетомпредистории пластического деформирования. Модель состоит из уравнения для определения скорости ростаусталостной трещины и уравнения для определения направления распространения трещины. В основу модели положенэнергетический критерий усталостного разрушения материалов, вытекающий из баланса энергии, используемой припродвижении усталостной трещины на единицу длины, а также гипотеза о распространении усталостной трещины внаправлении максимально возможной ее скорости. Скорость роста усталостной трещины представлена функцией параметровнагружения, прочностных характеристик материала и параметров предшествующего пластическогодеформирования. Кинетические уравнения роста усталостной трещины дополнены начальным и конечным условиями относительно длинытрещины. При решении задач о распространении усталостной трещины в механически неоднородной пластине полученыданные об отклонении траектории трещины от первоначально прямолинейной. Изучено влияние предисториициклического нагружения материала на кинетику траектории трещины. Показаны зависимости начальногонаправления развития трещины от различных параметров предшествующего нагружения.
Разработан метод эквивалентности равнокасательных трещин для определения коэффициентов интенсивности напряжений впластинах возле криволинейных трещин. Метод базируется на гипотезе об идентичности напряженно-деформируемыхсостояний возле трещин, касательные к которым в вершинах совпадают. Предложеный метод характеризуетсядостаточной точностью и простотой применения.
В диссертации рассмотрены вопросы усталостного разрушения сварных конструкций. Вычислены аналитические функции,определяющие распределение остаточных напряжений в области стыкового и таврового сварных соединений.Продемонстрирована целесообразность использования предложенной модели роста усталостных трещин внеоднородных материалах для более точной оценки истинной остаточной долговечности сварных конструкций.Осуществлено сравнение расчетных оценок остаточной долговечности сварных соединений с результатами опытов. Показано, чторасчетные значения хорошо совпадают с экспериментальными данными. Основные результаты работы нашли применениепри выполнении ИЭС НАНУ научно-исследовательской работы "Разработка мер обеспечения сохраняющей способности и ресурсаметаллоконструкций, основанных на более точном учете при проектировании факторов, которые способствуютпреждевременному возникновению трещин в сварных соединениях, применении эффективных средств торможенияих развития и усовершенствования расчетного определения остаточного ресурса".
Ключевые слова: усталостные трещины, неоднородность механических свойств, предшествующее пластическоедеформирование, расчетная модель распространения трещины, криволинейные трещины, коеффициентинтенсивности напряжений, сварные соединения, остаточная долговечность.

THE SUMMARY. Lishchynska M. V. Residual longevity evaluation of inhomogeneous materials with variable toughnesscharacteristics. - Manuscript.
Thesis for a candidate's degree by speciality 01. 02. 04 - mechanics of a deformable solid. - Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, 2000.
The thesis is devoted to problems of the definition of residual longevity of mechanically inhomogeneous materials.The calculated model of fatigue cracks propagation in non-isotropic on mechanical properties materialswith taking into account of prehistory of plastic deformation is offered. The model is based on the energycriterion of fatigue fracture of materials and hypothesis about distribution of a fatigue crack in directionof greatest possible its velocity. The growth rate of a fatigue crack is represented by function ofloading parameters, strengthening properties of a material and parameters of preceding plastic deformation. The influenceof cyclic loading prehistory of a material on a crack trajectory kinetics is investigated. The method of equivalenceof equiltangential cracks for the definition of stress intensity factors in plates near curvilinear cracks isdeveloped. The method is based on a hypothesis about identity of strain-deformable condition near cracks, thetangents to which in tops coincide. The influence of taking into account of a strengthening characteristics heterogeneity of a material in the field of welded junction on calculated evaluations of residual longevity of constructions is investigated. The comparison of calculated estimations of residual longevity of welded junctions with experimental results is carried out.
Key words: fatigue cracks, heterogeneity of mechanical properties, preceding plastic deformation, calculated model of crack propagation, curvilinear cracks, stress intensity of factor, welded joints, residual longevity.