Метод исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат наук Захарченко Кирилл Владимирович

• Захарченко Кирилл Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Захарченко Кирилл Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние проблемы прогнозирования усталостного разрушения металлических материалов

1.1. Исторический аспект развития науки о природе усталостного разрушения материалов

1.1.1. XIX век. Развитие науки усталости материалов

1.1.2. XX век. Усталость металлов

1.1.3. Вклад науки в исследования усталостного разрушения на рубеже ХХ-ХХ1 вв

1.2 Характеристики усталостного разрушения

1.3. Критерии разрушения при циклическом нагружении

1.3.1. Критерии разрушения силового (деформационного) типа

1.3.2. Энергетические критерии усталостного разрушения

1.3.3. Термодинамический подход

1.4. Методы определения характеристик сопротивления усталостному разрушению

1.5.Механические модели материалов

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. Материалы, образцы, оборудование и метод исследования диссипативных процессов при периодическом деформировании

2.1. Материалы и термообработка

2.1.1. Современные и перспективные материалы, используемые в авиационно-космической отрасли и машиностроении

2.1.2. Термическая обработка материала для получения конкретных физико-механические и технологические свойств

2.2. Образцы для исследования

2.2.1. Подготовка образцов для исследования микроструктуры

2.3. Образцы с модифицированным поверхностным слоем

2.3.1. Образцы с модифицированным поверхностным слоем методом поверхностного пластического деформирования (ППД)

2.3.2. Образцы с модифицированным поверхностным слоем методом плакирования

2.3.3. Образцы с удаленным поверхностным слоем

2.3.4. Образцы с модифицированным поверхностным слоем методом холодного динамического напыления (ХДН) металлического порошка

2.3.5. Образцы с модифицированным поверхностным слоем методом микродуговое оксидирование (МДО)

2.4. Оборудование

2.4.1. Оборудование для нагружения

2.4.2. Оборудование для регистрации характеристик нагружения и деформирования

2.4.3. Оборудование для регистрации температуры

2.5. Разработка метода определения предельного напряженно-деформированного состояния материала

2.5.1 Метод определения предельного НДС материала по изменению компонент тензора деформаций

2.5.2 Метод определения предельного НДС по изменению температуры диссипативного разогрева

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. Результаты исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов деформационными методами

3.1. Влияние исходного поверхностного слоя (состояние поставка) на деформационные характеристики алюминиевых сплавов

3.2. Влияние предельного НДС на возникновение поверхностного микрорельефа и зеренную структуру

3.3. Исследование влияния структурной неоднородности образцов на предельное НДС

3.3.1 Влияние плакирующего слоя на предельное НДС

3.3.2 Влияние упрочненного, поверхностным пластическим деформированием (ППД), слоя на предельное НДС

3.3.3 Влияние модифицированного поверхностного слоя, методом ХДН, на предельное НДС

3.3.4 Влияние модифицированного поверхностного слоя, методом МДО, на предельное НДС

3.4. Влияние термической обработки на закономерности периодического деформирования и формирование микроструктуры

3.4.1. Режимы термической обработки образцов из стали 40Х для циклических испытаний

3.4.2. Результаты исследования закономерностей периодического деформирования стали 40Х

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. Результаты исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов по изменению температуры образца

4.1. Определение предельного НДС по температуре диссипативного разогрева

4.2. Результаты исследования предельного НДС при асимметричных циклах нагружения

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Посвящается моим маме и бабушке

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов»

Актуальность темы

По современным оценкам около 80-90% преждевременного разрушения деталей, узлов и машин происходит вследствие динамических, повторных нагрузок, вызывающих усталостное повреждение материалов. Вопросы обеспечения надежности и долговечности конструкций в авиа- и машиностроении, связаны с выбором материала (сплава), отвечающего высоким характеристикам сопротивления усталости. Одновременно с этим требуется снижение веса и уменьшение себестоимости, что обуславливает потребность совершенствования технологий обработки и методов оценки механических характеристик материалов. Немаловажно иметь возможность определять ресурс изделий, а также давать оценку влияния на ресурс детали, как материала, так и технологического процесса. Несмотря на интенсивные исследования в этой области, природа усталости металлических материалов изучена не в полной мере, что делает недостоверными попытки выполнения расчета на прочность при переменных нагрузках на деталь.

Проблема обеспечения безопасности конструкций и обеспечения сопротивления усталостному разрушению возникла более 150 лет назад и с тех пор существенное развитие техники только усиливает интерес к этой проблеме и ставит перед исследователями новые задачи, а решается до настоящего времени только прямыми разрушающими экспериментальными методами.

Степень разработанности темы

Исследования, связанные с вопросами усталости металлических материалов традиционно выполняются по основным направлениям: динамика, прочность машин, механика сплошной среды, материаловедение, физика твердого тела. И методы изучения проблемы различаются друг от друга, несмотря на общность вопроса. Так, при изучении усталости конструкционных материалов недостаточно рассматривать лишь континуальную модель тела, при этом используя только аппарат механики сплошной среды и гипотезу постоянства объема. Необходимо

учитывать неоднородность материала и физические процессы, происходящие в структуре материала. Только комплексный подход, позволяющий вести взаимный обмен достижениями в том или ином направлении, позволяет найти решение проблемы физической природы усталости.

Достигнуть высокого уровня безопасности конструкций на сегодняшний день представляется возможным лишь после проведении целого ряда работ связанных со стандартными методами разрушающих испытаний. Использование стандартных разрушающих методов исследования оказывается длительным, дорогостоящим и трудоемким. Не говоря уже о том, что изменение геометрических характеристик образца материала, способа нагружения или обработки приводит к новым полномасштабным испытаниям.

С другой стороны, на практике, в области производства и эксплуатации ставится проблема сократить объем усталостных испытаний или исключить их вовсе, используя неразрушающие методы испытаний.

Известные исследования связи неупругости и усталости; развитие процессов, связанных с механическими явлениями, таких как неравновесная термодинамика, рассматривающая усталостное нагружение образца как сложную систему, в которой идет процесс характеризующийся обменом энергией с окружающей средой: поглощением и диссипацией; исследование структурных изменений и фазовых превращений в материалах. Все это создает возможность разработки ускоренных и неразрушающих методов, прогнозирования характеристик выносливости материалов.

В связи с необходимостью поиска альтернативы разрушающим методам испытаний конструкций на прочность ставится задача совершенствования старых и создания новых методов для оценки работоспособности металлических материалов и технических объектов по техническому состоянию.

Неразрушающие испытания в большинстве своем основываются на физических явлениях, происходящих в материале в процессе периодического нагруже-ния, поэтому применение физических неразрушающих методов по отдельности

дают в основном качественную оценку, характеризуя изменения, происходящие в структуре материала.

Таким образом, поскольку природа усталостного разрушения материала оказалась связанной с другими процессами, которые протекают параллельно с периодическим деформированием, то необходимо учитывать и исследовать одновременно сразу несколько взаимосвязанных процессов проходящих в материале. Например, при механических испытаниях материала необходимым является создание таких условий, чтобы изменения в структуре материала можно было выявить в месте предразрушения детали, причем на различных масштабных уровнях.

Цель и задачи работы

Цель диссертационной работы — разработка метода определения предельного напряженно-деформированного состояния материала и связанных с ним процессов иной природы: изменения температуры диссипативного разогрева, изменениям морфологии поверхности и фазового состава материала.

Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:

1. Определить предельное НДС образца материала при периодическом нагру-жении, при котором появляется отклонение главных компонент тензора полных деформаций от линейного поведения на конструкционных сплавах: Д16Т, 1163, В95, В-1461, Сталь 40Х, Х18Н10Т, 30ХГСНА. Изучить влияние модификации поверхностного слоя образцов материалов на деформационные характеристики при периодическом нагружении.

2. Определить предельное НДС образца материала при циклическом нагруже-нии по возникновению диссипативного разогрева рабочей части. Сравнить предельные НДС, полученные деформационным способом и по разогреву.

3. Исследовать формирующуюся микроструктуру поверхностного слоя рабочей части образца материала в области предельного НДС, связанную с механическими явлениями, протекающими под действием циклического нагружения, методами микроскопии (лазерная профилометрия, оптическая и электронно-

сканирующая микроскопия). Получить экспериментальные данные о влиянии периодического деформирования на структурно-фазовые характеристики материала.

Научная новизна работы

1. Разработан метод исследования, позволяющий определить начало возникновения необратимых явлений при периодическом деформировании образцов путем измерения главных компонент тензора полных деформаций, диссипативного разогрева.

2. Построены новые диаграммы предельных напряжений в координатах Хэя (Haigh) и Смита (Smith), которые характеризуют начало активизации диссипатив-ных процессов и процесса разрушения материала. Диаграммы предельных напряжений подобны диаграммам предельных напряжений усталости. Экспериментально установлено, что разрушение образцов при предельных (критических) нагрузках происходит при напряжениях, соответствующих разрыву кривых усталости материалов, где наблюдается бимодальный закон распределения разрушений, и смена механизма деформирования, которые происходят для исследованных алюминиевых сплавов при числе циклов до разрушения в области 1х105.

3. Разработан метод, позволяющий оценить вклад модификации поверхностного слоя в закономерности накопления необратимых деформаций в рабочей части гладкого образца материала.

4. Существенные отличия разработанного метода исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов от известных, заключается в том, что в нем объединены способы макро- и микроскопического анализа, позволяющие выявлять предельное НДС по возникновению диссипативных структур в месте предразрушения.

Научная и практическая значимость работы

1. Научная и практическая значимость работы состоят в разработке и использовании нового метода исследования закономерностей периодического деформи-

рования и связанных с ними процессов диссипации для ускоренного неразру-шающего контроля сопротивления авиационных материалов и деталей машин. Использование нового методов исследования природы усталостного разрушения при испытаниях авиационных материалов значимо для ускоренной оценки влияния эксплуатационно-технологических факторов на сопротивление усталостному разрушению, а так же в полезности для дальнейших исследований.

2. Результаты работы были внедрены: на авиационном предприятии г. Новосибирска Филиал ПАО «Компания Сухой» Новосибирский авиационный завод им. В.П. Чкалова, в Научно-техническом центре при заводе «НТЦ-Ползучесть», в ООО «Научно-технлогическая инициатива» (Приложение А).

3. Связь работы с НИР и Государственными программами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ НГТУ в рамках проектов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Государственный контракт 02.740.11.0819). Часть результатов получена при выполнении исследований совместно с институтами ИНХ СО РАН и ИГиЛ СО РАН при выполнении проектов РФФИ № 10-08-00-220, 12-0831466 мол_а, 15-01-07631 А, 16-08-00713 А, 16-08-00483 А, в том числе под руководством автора диссертационной работы гранты НГТУ№ 023 - НСГ - 11, РФФИ № 14-08-31352 мол_а.

Положения, выносимые на защиту

1. Метод определения предельного НДС (критических напряжений) по, накоплению необратимой деформации, диссипативному разогреву и структурными изменениями.

2. Определение влияния состояния поверхностного слоя исследованных материалов на сопротивление деформированию при периодическом нагружении и связанные с ним процессы диссипации.

3. Результаты экспериментального исследования необратимых деформаций и их связь с диссипативным разогревом, структурным изменением материала при периодическом деформировании.

4. Диаграммы предельных НДС в координатах Хэя (Haigh) и Смита (Smith), полученные ускоренным неразрушающим способом, определяющие связь амплитуды и средней составляющей цикла напряжений с усталостью.

Степень достоверности и апробация результатов работы

Достоверность экспериментальных исследований, обеспечивается методологией проведения эксперимента, устойчивой воспроизводимостью результатов, использованием поверенного метрологического оборудования и согласием полученных результатов с данными других авторов. Достоверность научных положений, результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается обоснованностью физических представлений, корректностью подготовки и проведения эксперимента, согласием с результатами других авторов.

Апробацией полученных результатов научных исследований является, то, что результаты работы представлены и обсуждены на 1 зарубежной и 13 научных конференциях, проходивших на территории РФ Всероссийского и международного уровня. Среди них: X Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (ННГУ им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, 2011), Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, ИФПМ СО РАН, 2011), II и III Всероссийские конференции «Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций» (Новосибирск, ИГиЛ СО РАН, 2011, 2014), Excellent Graduate Schools 2012 Annual Meeting in conjunction with Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthes is Process and Nanostructure, (Sendai, Japan, Tohoku University, 2013), Международная конференция «New Trends in Fatigue and Fracture» NT2F13(Москва, ИМАШ РАН, 2013), Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» (Томск, ИФПМ СО РАН, 2013), Всероссийская научная конференция с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» ПМТС-2013 (Томск, ТГАСУ, 2013), V и VI

Международные конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» DFMN-2013 (DFMN-2015) (Москва, ИМЕТ РАН, 2013, 2015), Научный семинар с международным участием «Структура и свойства металлов при различных энергетических воздействиях и технологических обработках» ССМЭВТО-2014 (Томск, ТГАСУ, 2014), 11 Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Казань, 2015), Всероссийская конференция с международным участием, посвященная 60-летию Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН «Современные проблемы механики сплошных сред и физики взрыва» (Новосибирск, 2017).

Публикации по теме диссертации

Результаты исследований по теме диссертационной работы отражены в 25 научных публикациях, в том числе в 8 статьях российских журналов из перечня ВАК, 4 статьях в рецензируемых зарубежных журналах и в 13 статьях в периодических сборниках, трудах и тезисах международных и всероссийских конференций.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы (200 наименований), изложена на 185 страницах и содержит 70 рисунков, 19 таблиц и приложение.

ГЛАВА 1. Состояние проблемы прогнозирования усталостного разрушения металлических материалов

Известно, что вопросы надежности и долговечности в авиа- и машиностроении связаны, прежде всего, с сопротивлением усталости. Достаточно отметить, что 8090% преждевременного разрушения деталей, узлов и машин по современным оценкам происходит вследствие динамических, повторных нагрузок, вызывающих усталостное повреждение материалов [1, 2, 3]. Особенно остро стоит задача, связанная с необходимостью поиска альтернативы разрушающим методам испытаний конструкций на прочность и необходимостью создания методов для оценки работоспособности металлических материалов и технических объектов по техническому состоянию.

Использование многообразцовых (стандартных) методов для проведения усталостных испытаний, регламентируемых ГОСТ 25.502-79 «Методы механических испытаний металлов. Методы испытания на усталость» - это дорогостоящий, трудоемкий процесс, который, к тому же, не во всех случаях удается реализовать. Основной же недостаток ускоренных разрушающих испытаний - большая погрешность; использование математического аппарата применимо только для циклически стабильных материалов, что существенно ограничивает метод.

Современные требования к методам испытания на усталость: короткое время, без разрушения образца и с возможностью испытания конструкции целиком. Причем методы должны обеспечить быстрое и точное измерение пределов выносливости и построение кривой усталости. Это позволяет достигнуть высоких показателей надежности и долговечности деталей машин и конструкций.

1.1. Исторический аспект развития науки о природе усталостного разрушения материалов

1.1.1. XIXвек. Развитие науки усталости материалов

Со времени построения первой кривой усталости прошло более 150 лет. В настоящее время кривые усталости построены для всех известных конструкционных

материалов, однако все ещё не удалось решить проблему усталостной долговечности ни в области изучения физической природы этого явления, ни в области инженерного подхода к этому вопросу.

Первое сообщение об исследованиях усталости металлических материалов принадлежит немецкому инженеру В. Альберту (Wilhelm Albert) 1829 г., результаты исследований по испытанию звеньев железных цепей при повторных нагру-жениях были опубликованы в 1838 г. [4, 5]. Согласно [6] французский ученый Ж.-В. Понселе (Jean - Victor Poncelet) в 1839 г. ввел понятие об «уставшем металле» (metals as being tired). Термин «усталость» (англ. fatigue) был впервые введен Ф. Брайтвайтом (F. Braithwaite) в Великобритании [7].

Одной из первых научных работ в 1843 г., относящихся к вопросу усталостного разрушения паровозных осей, была статья инженера Уильяма Джона Макуорна Рэнкина (William John Macquorn Rankine), в которой показано, что поломка происходит без превращения «волокнистой» структуры сварочного железа в кристаллическую форму, что было распространено в то время (середина XIX века). В своей работе он указал, что усталостное разрушение связано с зарождением и распространением трещин [7].

В 1848 г. в Портсмуте капитанами Джемсом (Henry James) и Гальтоном (Galton) было выполнено экспериментальное исследование железных брусьев на прочность, которые подвергались большому числу циклов нагружения. Брус нагружался и разгружался изгибающей нагрузкой. Из опыта были получены выводы о том, что железные брусья способны выдерживать повторные нагружения не разрушаясь при напряжении, составляющем около 30% от разрушающего.

В 1860-1861 гг. Вильям Фейрбейрни (W. Fairbairn) изучал влияния на прочность трубчатых мостов повторных нагрузок. Определил существование безопасной нагрузки для данной конструкции [8].

Иоган Баушингер (J. Bauschinger, 1870 г.) исследовал свойства мягкой стали в условиях периодического нагружения материала. Установил, что можно получить два предела пропорциональности: исходный предел пропорциональности и приобретенный, после периодического нагружения. По его предположению в интер-

вале между исходным и приобретенным пределами пропорциональности нагру-жение является безопасным для работы деталей в условиях периодического деформирования [8, 9].

Значительно более полным разъяснением явления усталости показано А. Вёле-ром. Август Вёлер (August Wôhler) впервые определил значение сил действующих на ось в эксплуатационных условиях. Ввёл понятия о пределе выносливости и предельных напряжениях, проводя натурные испытания осей железнодорожных вагонов, а также своими классическими опытами с железом и сталью в условиях повторного изгиба, кручение и осевого нагружения, в период 1858-1870 гг. Вёлер заканчивает свой труд интересными соображениями о допускаемых напряжениях. Так, для бруса, который был подвергнут действию растягивающей силы вдоль оси, рекомендуется назначать коэффициент запаса 2. И для периодического (регулярного) нагружения рекомендуется тот же запас прочности 2, но в данном случае это требует, чтобы наибольшее рабочее напряжение равнялось половине предела выносливости. Экспериментальная работа Вёлера основоположная: с полным основанием можно утверждать, что именно с нее берет начало научное изучение усталости материалов. [9, 10,11]. Л. Шпагенберг (Louis Spangenberg) в 1874 г. впервые графически изобразил результаты исследований А. Вёлера в виде кривых усталости.

История развития исследования природы усталостного разрушения описана в [7, 10, 11,12]. Значительные экспериментальные и теоретические работы в XIX веке были написаны Спантгенбургом, Баушингером, Бекером, Райнолдсом и Смитом, Стентоном и Бэрстоу, а также многими другими [7].

1.1.2. XXвек. Усталость металлов

Быстрое развитие в XX веке машиностроения, а также катастрофы, связанные с разрушением деталей машин, вызванных переменными во времени нагрузками, стало основным фактором для исследований в области усталостного разрушения. Со времени Вёлера и Баушингера в практику вошли такие понятия как предел выносливости и амплитуда цикла напряжений. Однако в лабораторных условиях оп-

ределение предела выносливости при помощи испытательных машин сопряжено с длительным периодом времени и большими финансовыми затратами. Вследствие чего было предпринято многочисленные исследования для обнаружения связи (соотношений) между пределом выносливости и другими механическими характеристиками материала.

Идею Баушингера развил в дальнейшем Л. Бейрстоу (Bairstow L.). В 1911 г. используя зеркальный тензометр и прикладывая к образцу переменную нагрузку, он измерил ширину петель гистерезиса. Анализируя их, Бейрстоу заметил, что функциональная зависимость ширины петель гистерезиса от максимальных напряжений циклов есть прямая линия. Далее последовала рекомендация для определения безопасной амплитуды цикла как пересечение этой прямой с осью напряжений. Это было первым вкладом в ускоренные методы определения безопасных амплитуд по ширине петель гистерезиса [10].

В 1912 г. Хопкинсон и Уилльямс (Hopkinsоn В., Williams С. Т.) использовали другой ускоренный способ для определения предела выносливости. Они выполнили калориметрические измерения энергии, рассеиваемой за один цикл. Позднее О. Фёппль с сотрудниками в институте Вёлера в Брауншвейге провел работу по измерению циклической вязкости металлов и ее отношения к пределу выносливости.

Еще один способ определения предела выносливости предложили Юинг и Хэмфри (Ewing J.A., Humf^ J. С. W.). Используя образцы шведского железа с полированными поверхностями, они определили при помощи микроскопа, что после определенного числа циклов напряжений, и превышение определенного предала напряжений, на поверхности образцов можно обнаружить полосы скольжения. Сформулировано предположение, что эти напряжения находятся за пределами безопасной амплитуды и впоследствии на месте полос возникнут трещины. Последующее исследование (1923 г.) Гафа и Хансона (Gоugh H. J., Hanson D.) показало, что полосы скольжения также могут появляться на поверхности и при напряжениях, лежащих ниже предела выносливости материала. И что они не приводят к образованию трещин.

В своих работах Гаф в 1926 г. применил новый метод, основанный на прецизионной рентгенографии. На монокристаллических образцах он показал, что происходит дробление зеренной структуры, при амплитудах напряжения превышающих безопасный предел не зависимо от характера нагружения: усталостное или статическое.

Не малое внимание уделено исследованиям о влиянии частот нагружения на пердел выносливости. В 1929 г. Дженкин (Jenkin С. F) обнародовал результаты о том, что изменение частоты до 5000 циклов в минуту (83,3 Гц) не оказывает никакого влияния, однако частоты свыше 1000000 циклов в минуту (порядка 16,6 кГц) повышают предел выносливости в алюминии и армко-железе на 30% [10].

Исследовалось и предварительное статическое растяжение. Так в работах Мура и Коммерса (Мооге Н. F., Kommers J. В) в 1929 г. было показано на примере стальных образцов, что предварительное растяжение за предел текучести приводит к повышению предела выносливости. Это объяснялось ростом наклепа, однако превышение наклепа таким образом дает обратный эффект.

Обширная исследовательская работа выполнена Хэйгом (Haigh, J.) по исследованию металлов, подвергающихся периодическому деформированию в условиях корродирующей среды. Данные о влиянии соленой воды, аммиака и соляной кислоты получены на образцах из латуни. Мак-Адам (Мс Adam D. J.) продолжил исследование в этом направлении, исследуя комбинированный эффект от коррозии и усталости на разных сплавах. Установлено, что образцы из стали имеют предел выносливости в вакууме такой же, как и на воздухе, а образцов из латуни и меди это передел увеличивается в почти в 16 раз. Эти результаты представляют огромную практическую важность

Вопрос о влиянии масштабного фактора (размеров образца) на усталостные испытания способствовал предложению различных теорий. Петерсоном (Peterson R.E) в 1948 г. было показано, что влияние можно определить, проанализировав экспериментальные результаты на основе статистических методов, предложенных В. Вейбуллом (W. Weibull). Изменение предела выносливости в сторону уменьшения для крупных образцов было подтверждено усталостными испытаниями,

проведенными на машине Тимкена (Timken) (Horger О. J., Neifert H. R, 1939 г.), а также испытания судовых валов в Ставели (Stavely) (Dorey S. F, Англия, 1948 г.).

Иоффе А.Ф., проводя испытания на монокристаллах в различных средах, изучил влияние чистоты поверхности образцов, тем самым приблизился в своих исследованиях к теоретической прочности хрупких материалов [5].

Алан Арнольд Гриффитс (1893-1963) (Alan Arnold Griffith) является основоположником механики разрушения. Определил, что несоответствие между расчетным и экспериментальным пределом прочности для хрупких материалов происходит вследствие наличия микротрещин в материале. Гриффитсом был найден новый критерий разрушения - напряжение, при котором трещина, моделируемая эллиптическим отверстием, начнет распространяться. Эксперимент подтвердил теорию.

Ниже хронологически представлены основные этапы изучения усталости:

• Гипотеза Пальмгрена об усталостном повреждении при различных уровнях напряжений — 1924 г.

• Концентрация напряжений и сопротивление усталости Петерсон Р. (Peterson R.E.) — 1930 г.

• Статистическая природа усталости В. Вейбул (W. Weibull) — 1939 г.

• Влияние остаточных напряжений на усталость (Horger O.J.) — 1943 г.

• Применение линейной гипотезы суммирования повреждений в случае усталости Майнер 1945 г.

• Малоцикловая усталость С.С. Мэнсон (S. S. Manson) — 1953 г.

• Усталость при случайном нагружении (Freudenthal A.M., Gumbel E.J.) — 1953 г.

• Малоцикловая усталость Л.Ф. Коффин (L. F. Coffin) — 1954 г.

• Нелинейное правило суммирования повреждений Кортена-Долана — 1956 г.

• Закон роста трещины Периса - связь скорости роста трещины с коэффициентом интенсивности напряжений (Paris, Gomez, Anderson) 1961 г.

Исследование природы усталостного разрушения приобрело новый темп с применением электронной микроскопии в 60-70-х гг. и развитием дислокационных и вакансионных механизмов деформирования. Значительные успехи были

получены коллективами российских ученых под руководством И.А Одинга, С.В. Серенсена, Н.Н. Давиденкова, Н.М. Беляева.

На стадии инициирования трещин, при усталостных испытаниях используются силовые, деформационные и энергетические критерии: В.В. Новожилов, С.В. Серенсен, Г.С. Писаренко, В.В. Москвитин, В.Т. Трощенко, И.В. Кудрявцев, В.С. Иванова, Н.А. Махутов, С. Мэнсон, Л. Коффин, А. Фрейденталь, Б. Лангер, Д. Морроу, С. Сиратори и др.

Исследования закономерностей деформирования для разработки критериев разрушения велись как в области малоцикловой усталости - Н.И. Марин, С.В. Серенсен, Р.М. Шнейдерович, Н.А. Махутов, - так и в области многоцикловой усталости - Н.Н. Афанасьев, С.В. Серенсен, Г.С. Писаренко, В.В. Болотин, В.П. Кога-ев, В.С. Иванова, С.И. Ратнер и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Захарченко Кирилл Владимирович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Физическая механика реальных материалов. - М.: Наука, 2004. - 328 с.

2. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. Учебник для вузов. М.: МИСИС, 1998. -400 с.

3. Искрицкий Д.Е. Усталость металлов в конструкциях. Гл. редакция физ. -мат. литературы. М., 1960. - 86 с.

4. Терентьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. - М.: ИНТЕРМЕТИНЖИНИРИНГ, 2002. - 287 с.

5. Suresh S. Fatigue of materials. - 2nded., Cambridge University Press, 2003. -679 p.

6. Bathias C. Gigacycle fatigue in mechanical practice. - Vergal: marcel Dekker, 2005. - 304 p.

7. Braithwaite F. On the fatigue and consequent fracture of metals // Minutes of the Proceedings of the Institution of Civil Engineers. - 1854, V. 13. - P. 463-467.

8. Гаф Г. Дж. Усталость металлов. Пер. с англ. М.- Л.: ОНТИ НКТП, Главная редакция литературы по черной металлургии, 1935.- 304 с. (Gough H.J., The Fatigue of Metals, London, 1926).

9. Wohler A. Test to determine the forces acting on railway carriage axles and the capacity of resistance of the axles // Zeitschriftfur Bauwesen, 1958. - vol. 8. - P. 642; ibid., 1860, vol. 10. - P. 583; ibid., 1963, vol. 13. - P. 233; ibid., 1866, vol. 16.- P. 67; ibid., 1870, vol. 20. - P. 74.

10. Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957.- 536 с.

11. Белл Дж. Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука, 1984. Часть 1.- 597 с. Часть 2. - 432 с.

12. Fine M.E. Fatigue Resistance of Metals // Metallurgical Transactions A. - 1980. vol. 11A, March. - P. 365-379.

13. Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций: синергетика в инженерных приложениях. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - 802 с.

14. Bathias C. There is no infinite fatigue life in metallic materials // Fatigue fract. Engng. Mater. Struct.- 1999. Vol. 22. №7. -P. 559-565.

15. Шабалин В.И. О разрыве кривых усталости дуралюмина // Докл. АН СССР.- 1958. Т. 122, №4.- С. 600-602.

16. Ботвина Л.Р. Гигацикловая усталость - новая проблема физики и механики разрушения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2004. Том 70. №4. -С. 41-51.

17. Miller K.J., O'Donnell W. J. The fatigue limit end its elimination // Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct.- 1999. Vol. 22. №7.- P. 545-558.

18. Bathias C. Designing components against gigacycle fatigue // Proc. of. Intern. Conf. of Fatigue in the Very High Cycle Regime, 2-4 July, 2001. Vienna, Austria. -2001 / Eds. S. Stanzl-Tschegg and H. Mayer. - P. 97-109.

19. Wei R.P. Environmental considerations for fatigue cracking // Proc. of. Intern. Conf. of Fatigue in the Very High Cycle Regime, 2-4 July, 2001. Vienna, Austria. -2001 / Eds. S. Stanzl-Tschegg and H. Mayer.- P. 255-266.

20. Bathias C., Ni J.G., Wu T.U., Lai D. Fatigue Threshold of alloys at high frequency // Proc. ICM6. Kyoto. - 1991. Vol. 4.-P. 463-468.

21. Иванова В.С., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. - М.: Металлургия, 1995. - 455 с.

22. Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного на-гружения. Новосибирск: издательство СО РАН, 1999. - 342 с.

23. Новожилов В.В., Кадашевич Ю.И, Рыбакина О.Г. Разрыхление и построение критерия прочности при сложном нагружении с учетом ползучести // Вопросы долговременной прочности энергетического оборудования. Л.: Труды ЦКТИ. -1986. В. 230.- С.34-41.

24. Терентьев В.Ф., Петухов А.Н. Усталость высокопрочных металлических материалов. - М.: ИМЕТ РАН - ЦИАМ, 2013. - 515 с.

25. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1979.- 295 с.

26. Коффин Л. Циклическая деформация и усталость металлов // Усталость и выносливость металлов. М.: Изд-во иностранной литературы.- 1963.- С. 257-273.

27. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. -М.: Машиностроение, 1974.- 344 с.

28. Шнейдерович Р.М. Прочность при статическом и повторно статическом на-гружениях. М.: Машиностроение, 1968.- 343 с.

29. Георгиев М.Н. Межова Н.Я. Распространение коротких усталостных трещин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.- 2006. Том 72. №3.- С. 55-58.

30. Махутов Н.А. Усталость металлов в широком диапазоне числа циклов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2004. Том 70. №4.- С. 37-41.

31. Miller K.J. Materials science perspective of metal fatigue resistance // Materials science and technology. -June 1993. Vol. 9. -P. 453-462.

32. Murakami Y., Endo M. Effects of defects, inclusions and in homogeneities on fatigue strength // Intern. J. Fatigue.- 1994. Vol. 16, April.- P. 163-182.

33. Murakami Y., Nomoto T., Ueda T. Factors influencing the mechanism of superlong fatigue in steels // Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct.- 1999. Vol. 22. №7.- P. 581-590.

34. Coffin L.F. Low-cycle fatigue: a review. Appl. Mater. Res.- 1962. Vol. 1. N3. -P. 129-141.

35. Шанявский А.А. Моделирование усталостных разрушений металлов. Синергетика в авиации. - Уфа: ООО «Монография», 2007. - 500 с.

36. Романов А. Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. -М.: Наука, 1988. -282 с.

37. Трощенко В.Т. Усталость и неупругость металлов. -Киев: Наукова думка, 1971.- 268 с.

38. Manson S.S. Behavior of materials under conditions of thermal stress // Heat transfer Symp. Univ. Eng. Res. Jnst, 1953. -P. 9-15.

39. Коффин Л.Ф. Исследование термической усталости применительно д компенсационной способности высокотемпературных трубопроводов. В кн.: Жаропрочные сплавы при изменяющихся температурах и напряжениях. - M.; Л.: Гос-энергоиздат, 196G.- C.259-2l9.

4G. Coffin L.F. A study of the effects of cyclic thermal stresses on a. ductile metal // Trans. ASME.- 1954. Vol. l6. -P. 931-936.

41. Лэнджер Б. Ф. Расчет сосудов давления на малоцикловую усталость // Tеx-ническая механика, 1962. №3. -С. 97-112.

42. Manson S.S. A complex subject —some simple approximations experimental mechanics, 1965. №3. -P. 193-226.

43. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей/ Под ред. Биргера KA., Балашева Б.Ф.- M.: Mашинoстpoение, 1981.- 222 с.

44. Серенсен C.B. Прочность при малоцикловом нагружении/ Серенсен C.B., Шнейдерович P.M., Гусенков A.K, Mаxутoв H.A. и др.- M.: Наука, 1975. - 287 с.

45. Гусенков A.K Свойства диаграмм циклического деформирования при нормальных температурах. - Сб. «Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения». - M.: Наука, 1967.- C. 34-63.

46. Гусенков A.K Сопротивление деформированию в связи с условиями малоциклового нагружения. - Сб. «Прочность при малом числе циклов нагружения». -M.: Наука, 1969.-С. 26-31.

4l. Серенсен C.B. Поля деформаций при малоцикловом нагружении /Серенсен C.B., Шнейдерович P.M., Mаxутoв Н.А.и др. -M.: Наука, 1979. - 276 с.

48. Mаxутoв H.A. Уравнения состояния при малоцикловом нагружении / Mаxу-тов H.A, Гадснин M.M., Гохфельд Д. A., Гусенков A.K и др. -M.: Наука, 1981. -243 с.

49. Гусенков A.K Романов A.K Характеристики сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению в связи с выбором материалов при конструировании. - Доклады на всесоюзном симпозиуме по вопросам малоцикловой усталости. -Каунас: КПИб.- 19l1. - 28 с.

50. Медекша Г. Г., Шнейдерович Р.М. Обобщенная диаграмма циклического деформирования при асимметричном цикле нагружения // Машиноведение.-1967. №3.- C. 55-62.

51. Медекша Г.Г. Прочность при асимметричном нагружении с малым числом циклов // Машиноведение.- 1968. №2. -C. 64-68.

52. Махутов Н.А., Тарасов В.М. Анализ малоцикловой долговечности в связи с асимметрией цикла нагрузки // Проблемы прочности.- 1969. №7.- C. 30-34.

53. MasingG. Zug-Druckversuche in messing kristallen (Bauschinger effect) // Zeitschrift fur Physik.- Konzern, 1924. №3.- P. 231.

54. Москвитин В. В. Пластичность при переменных нагружениях.- М.: МГУ, 1965. -264 с.

55. Saks G., Shoji H. Zug-Druckversuche in messing kristallen (Bauschinger effect) // Zeitschrift fur Physik. -1927. Bd. 45.- P. 776-796.

56. Wolley R. L. The Bauschinger effect in some fauncentred and body - centred cubic metals. // Philos. Mag. 1959.vol. 44, № 353. P. 597-618.

57. Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения / Под ред. С.В. Серенсена. - М.: Наука, 1967. - 170 с.

58. Feltner C. E., Marrow J. D. // Trans. ASME. Ser. D. - 1961. V. 83. № 1.- P. 287299.

59. Chang C. S. Pimbley W. Z., Canway H.D. // Experimental Mechanics. -1968. V. 8. № 3. -P. 380-395.

60. Мартин Д.Е. Техническая механика // Труды американского общества инженеров-механиков. - 1961. №4.- С. 48-61

61. Муратов Л.В. Энергия разрушения при циклических и статических нагрузках // Прочность металлов при переменных нагрузках / М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 11-118.

62. Faltner C. E., Marrow J. D. Investigation of plastic strain energy as a criterion for finite fatigue life // The Garrett Corporation Report, Phoenix, Aziz. - 1960. -P. 201215.

63. Морроу И., Тьюлер Т. Оценка усталостной прочности сплавов, инконель 713 Сивоспалой при малом числе циклов. - В кн. Теоретические основы инженерных расчетов: Руский перевод - М.: Мир, 1965, №2. -C. 8-15.

64. Jonson W., Lamble J.H., Abdel-Aziz H.A. Low endurance fatigue of mild steel in torsion. Proceedings of the second conference on dimensioning and strength calculations. Budapest, Akademiai Kiando, 1965.- P. 313-337.

65. Новожилов В.В. О пластическом разрыхлении// Прикл. математика и механика. - 1965. №4.- С. 681-689.

66. Капустин В. И., Гилета В. П., Захарченко К. В., Попелюх А. И. Исследование закономерностей периодического деформирования металлических материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. - Т. 78, № 12. - С. 50-55.

67. Москвитин В.В. Циклическое нагружение элементов конструкций. - М.: Наука, 1981. - 344 с.

68. Эсин А. Применение критерия энергии микропластической деформации и усталости // Теоретические основы инженерных расчетов. - 1968. Вып. 90. №1.-С. 93-99.

69. Новожилов В.В., Рыбакина О.Г. О перспективах построения критерия прочности при сложном нагружении // Доклад III совещ. По механ. Вопросам усталости. -М.: ИМАШ, 1966.- С. 71-80.

70. Рыбакина О.Г. Феноменологическое описание малоцикловой усталости в условиях концентрации напряжений // Проблемы твердого деформируемого тела. - М.: Судостроение, 1970. - С. 30-33.

71. Осипов К.А. Вопросы теории жаропрочности металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1975. - 285 с.

72. Иванова В.С. Синергетика: Прочность и разрушение металлических материалов. - М.: Наука, 1992. - 157 с.

73. Иванова В.С. Усталостное разрушение металлов. - М.: Металлургия, 1963. -280 с.

74. Желимо Л. Характеристика свойств конструкционных сталей работой предельной деформации // Современные проблемы металлургии. - M.: Издательство АН СССР, 1938. - С. 372-382.

73. Федоров В.В. Термодинамическое представление о прочности и разрушении твердого тела // Проблемы прочности, 1971. №11. С. 32-34.

76. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: Пер. с англ. - M.: Ыир, 1979. - 312 с.

77. Захарова Т.П. К вопросу о статистической природе усталостной повреждаемости сталей и сплавов // Проблемы прочности. - 1974. №7. - C.17-24.

78. Захарова Т.П. Статистическая природа усталости // В сб.: «Конструкционная прочность машин и деталей газотурбинных двигателей»; под ред. И.А. Бирге-ра и Б.Ф. Балашова. - M.: машиностроение, 1981. - С. 23-29.

79. Proc. Fatigue 2002 (ed. Blom A.F.).-EMAS Ltd, UK. - 2002. V. 3. - P. 29272993.

80. Sakai, T. and Ochi, Y. (Eds) Very high cycle fatigue // Proc. Third Intern Conf VHCF-3, September 1б-19, 2004, Ritsumeikan University, Kusatsu. - Japan, 2004. -б90 p.

81. Панин В. А., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформационных твердых тел. -Новосибирск: Наука, 1983. - 22б с.

82. Панин В.Е., Панин А.В.Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. -2003. Т. 8.№ 3. -С. 7-13.

83. Панин В.Е., Панин А.В., Елсукова Т.Ф., Кузина О.Ю.Эффект «шахматной доски» в распределении напряжений и деформаций на интерфейсах в нагруженном твердом теле: экспериментальная верификация и механизмы мезоскопиче-ского каналирования // Физическая мезомеханика. - 2003. Т. 8. №б. -С. 97-103.

84. Панин В.Е., Егорушкин В.Е.Деформируемое твердое тело как нелинейная иерархически организованная система // Физическая мезомеханика. - 2011. Т. 14. №3. -С. 7-2б.

83. Williams T. R. F., Shurmer C. R. Effect of temperature on the discontinuity in the fatigue curve of a stainless steels // Nature. - 19б4. Vol. 208, Oct.23.-P. 379.

86. Вавилов В.П. Динамическая тепловая термография (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2006. Т. 72, №3. -С. 26-36.

87. Jones R., Krishnapillai M., Cairns K., Matthews N. Application of infrared thermography to study crack growth and fatigue life extension procedures // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. - 2010. Vol. 33. -P. 871-884.

88. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. - М.:Мир, 2002. - 461с.

89. Терентьев В.Ф., Добаткин С.В., Просвирнин Л.В., Банных И.О., Рыбальчен-ко О.В., Рааб Г.И. Усталостная прочность субмикрокристаллической аустенитной стали Х18Н10Т после равноканального углового прессования // Деформация и разрушение материалов. - 2008. №10. -С. 30-38.

90. Трощенко В.Т., Сосновский Л. А. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Справочник. - Киев: Наукова думка, 1987. - 1302 с.

91. Ускоренные испытания изделий машиностроения на надежность / Под ред.

B.Р. Верченко.- М.: Госстандарт, 1969. Вып. 2.- 83 с.

92. Иванова В. С. Структурно-энергетическая теория усталости металлов // Циклическая прочность металлов. - М.: Издательство АН СССР, 1962. - С. 11-23.

93. Муратов Л.В. Энергия разрушения при циклических и статически нагрузках // Прочность металлов при переменных нагрузках. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. -

C. 111-118.

94. Трощенко В.Т. Метод ускоренного определения предела усталости металлов // Прикладная механика. - 1967. Т.3.Вып. 5. -С. 50-54.

95. Shiina, Т., Nakamura Т., Noguchi Т. A fractographic comparison between crack propagation of surface-originating fractures in vacuum and interior-originating fractures on high strength steel // VCF3. - 2004. - P. 48-55.

96. Shiozawa K, Subsurface crack initiation and propagation mechanism of high-strength steelin very high cycle fatigue regime. Shiozawa K, Nashino S, Morii Y. // VCF3. - 2004. - P. 85-92.

97. Locati L. Le prove di cafica come ausilio alla prodetta sone ed alle predusioni // Met. Ital. -1955. V 47. No. 9.-P. 245-260.

98. Prot E. M. Une nouvelle technique d'essai des matériaux. L'essai de fatigue sous chrse progressive // Rev. Met. -1948. V. 45. No. 12.- P. 481-496.

99. Enomoto N. A method for determining the fatigue limit of metals by means of stepwise load increase tests // Proc. Amer. Soc. Test. Mat. - 1959. 59. - P. 263-271.

100. Вейбул В. Усталостные испытания и анализ их результатов. Под ред. С.В. Серенсена. - М.: Машиностроение, 1964. -С. 275

101. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. - М.: Металлургия, 1969. -748 с.

102. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х кн. / по ред. В.В. Клюева. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 1976. -371 с.

103. Приборы и методы физического материаловедения. Вып. 1 / Под ред. Ф. Вейнберга.- М.: Мир, 1973. -427 с.

104. KarthaS., KrumhanslJ.A., Sethna J.P., Wickham L.K. Disorder-driven pretransi-tional tweed in martensitic transformation // Phys. Rev. B. -1995. No. 52. - P. 803-822.

105. Glage A., Weidner A., Biermann H. Effect austenite stability on the low cycle fatigue behavior and microstructure of high alloyed metastable austenitic cast TRIP-steels // Procedia Eng.- 2010. V. 2. Is. 1. -P. 2085-2094.

106. Weidner A., Glage A., Biermann H. In-situ characterization of the microstructure evolution during cyclic deformation of novel cast TRIP-steel // Procedia Eng. -2010. V.2. Is. 1.- P. 1961-1971.

107. Tomita T., Shibutani Y. Estimation of deformation behaviour of TRIP-steels -smooth/ringed - notched specimens under monotonic and cyclic loading // Int. J.Plasticity. -2000. V. 16. Is. 7-8. -P. 769-789.

108. Манохин С.С., Иванов М.Б., Колобов Ю.Р. Структурные и фазовые превращения орторомбического мартенсита в (а+Р) - титановом сплаве ВТ16 при деформационном и термическом воздействии // Научные ведомости. Серия Математика. Физика. - 2011. Т. 106. №11. Вып. 23.- С. 65-68.

109. Костецкий Б. И. Шевеля В. В. Марневич К.В. Комплексное изучение основных стадий структурной повреждаемости при усталости некоторых сплавов на

основе железа // Прочность металлов при циклических нагрузках. - М.: Наука, 1967. - С. 82-87.

110. Трощенко В. Т., Засимчук Е. Э., Хамаза Л. А. Определение усталостного повреждения металлов с использованием рентгенографической методики // Прогнозирование прочности материалов и конструктивных элементов машин большого ресурса. - Киев: Наук.думка, 1977. - С.187-192.

111. Taira S. X-ray diffraction approach for studies on fatigue and creep // exp. Mech.

- 1973. 13. N 11. -P. 449-463.

112. Ергучев Л.А. Магнитные методы и средства неразрушающего контроля деталей железнодорожного подвижного состава: пособие. - Гомель: УО «БелГУТ», 2005. - 90 с.

113. Шаповалова Ю.Д., Емельянов С.Г., Якиревич Д.И. Ускоренное определение усталостных свойств сталей вихретоковым методом. Курск.гос. техн. ун-т. -Курск, 2009. - 134 с

114. Гуща О. И. Исследование процесса усталостного разрушения металлов методом потерь на магнитный гистерезис и вихревые токи // Циклическая прочность металлов. - Киев: Издательство АН УССР, 1962 - с. 147-152.

115. Карлов Г.И., Быструшкин Г.С. Неразрушающий метод контроля ранней стадии усталостного повреждения // Заводская лаборатория. - 1968. №7. - С. 866868.

116. Соболев В.Л. Ускоренная оценка усталостных характеристик ферромагнитных материалов неразрушающими методами магнитного сопротивления // Тр./ ВНИИНМАШ. - 1972. Вып. 9.- С. 73-82.

117. Капустин, В. П. Гилета, К. В. Захарченко, А. И. Попелюх. Экспериментальные исследования закономерностей периодического деформирования материалов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского.- 2011. №4. Ч.5.

- С. 2219 - 2221.

118. Захарченко К. В., Капустин В.И. Сопротивление усталостному разрушению и диссипативные процессы в материалах // XI всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник докладов

съезда, Казань, 20 - 24 августа 2015 г. - Казань: Академии наук Республики Татарстан, 2015. - С. 1464-1466.

119. Бырин В. Н. Использование акустической эмиссии для диагностики состояния промышленных объектов // Изменения, контроль, автоматизация. - 1977. №3.

- С. 5-13.

120. Барсуков В.К., Ломаев Г.В., Парзняков Ю. М. Контроль параметров ферромагнитных материалов методом магнитных шумов // Дефектоскопия. - 1973. №6.

- С. 117-119.

121. Капустин В. И., Гилета В. П., Терешин Е. А. Об определении пределов упругости по диссипативному разогреву материалов. ПМТФ.- 2010. Т. 51. №3 (301)

- С. 112-117.

122. Diaz F. A., Patterson E. A., Tomlinson R. A., Yates J. R. Measuring stress intensity factors during fatigue crack growth-using thermoelasticity. Fatigue and fracture of engineering materials and structures. -2004. № 27.- P. 571-583.

123. Luong M.P. Infrared Thermographics scanning of fatigue in metals. Nuclear Engineering and Design.- 1995. N158. -P. 363-376.

124. Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. -Киев: Наук. думка, 1981. - 343 с.

125. Методы исследования сопротивления металлов деформированию и разрушению при циклическом нагружении / В. Т. Трощенко, Б.А. Грязнов, В.А. Стри-жало, Л.А. Хамаза, Ю. М. Шемеган. - Киев: Наук. думка, 1974. - 254 с.

126. Wong A.K., Jones R., Sparrow J.G. Thermoelastic constant or thermoelastic parameter // J. Phys. Chem. Solids. -1981. V. 48. N8. -P.149-153.

127. Wong A.K., Sparrow J.G., Dunn S.A. On the revised theory of the thermoelastic effect // J. Phys. Chem. Solids. -1988. V. 49. N4. -P.395-400.

128. Tomlinson R.A., Olden E. J. Thermoelasticity for the analysis of crack tip stress fields - a review // Strain. - 1999. 35(2).-P. 49-55.

129. Miller K. J. Materials science perspective of metal fatigue resistance // Anales de mecanica de la fractura. -1995. Vol. 12. -P. 1-10.

130. Mughrabi H. Microstructural fatigue mechanisms: Cyclic slip irreversibility, crack initiation, non-linear elastic damage analysis // Int. J. Fatigue. - 2013, Vol. 57. -P. 2-8.

131. Luong M.P. Infrared thermographics scanning of fatigue in metals // Nuclear Engineering and Design. -1995 N 158. -P. 363-376.

132. Plekhov O.A., Saintier N., Palin-Luc T., Uranov S.V. Theoretical analysis, infrared and structural investigations of energy dissipation in metals under cyclic loading. Mater. Sci.Eng.- 2007. V. 462.- P. 367-369.

133. Rosakis P., Rosakis A.J., Ravichandran G., Hodowany J. A thermodynamic internal variable model for the partition of plastic work into heat and stored energy in metals // J. Mech. And Phys. Solids.- 2000. N. 48. -P. 581-607.

134. Oliferuk W., Maj M., Raniecki B. Experimental analysis of energy storage rate components during tensile deformation of polycrystals.-2004. N.374. -P. 77-81.

135. Плехов О. А., Наймарк О. Б. Теоретические и экспериментальные исследования диссипации энергии в процессе локализации деформации в железе // ПМТФ. - 2009. Т. 50. №1. -С. 153-164.

136. La Rosa G, Risitano A. Thermographic methodology for rapid determination of the fatigue limit of materials and mechanical components // Int. J. Fatigue. - 2000. Vol. 22 -P. 65-73.

137. Boulanger T, Chrysochoos A., Mabru C., Galtier A. Calorimetric analysis of dis-sipative and thermoelastic effects associated with the fatigue behavior of steels // Int. J. Fatigue. - 2004. Vol. 26. -P. 221-229.

138. Ермолов И.Н., Останин Ю. А., Методы и средства неразрушающего контроля качества. - М.: высшая школа, 1988. - 368 с.

139. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. -Киев: Наук. думка, 1978. -351 с.

140. КоцаньдаС. Усталостное растрескивание металлов. Под ред. С.Я. Яремы. -М.: Металлургия, 1990.- 623 с.

141. Тушинский Л.И., Плохов А.В., Столбов А.А., Синдеев В. И. Конструктивная прочность композиции основной металл - покрытие. - Новосибирск: Наука, 1996. - 296 с.

142. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин. - М: Машиностроение, 1993. - 304 с.

143. Кишкина С.И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов. - М: Металлургия, 1981. - 280 с.

144. Reiner M. Rheology. Handbuchder Physik. Band VI: Elastizitätund Plastizität. -Berlin: Springer-Verlag, 1958 [Имеется перевод: М. Рейнер. Реология / Пер. с англ. под ред. Э.И. Григолюка. - М.: Наука, 1965].-223 с.

145. Постников В.С. Внутреннее трение в металлах. - М.: Металлургия, 1969. -352 с.

146. Nowick A.S. and Berry B.S. An elastic relaxation in crystalline solids. - New York and London: Academic Press, 1972 [Имеется перевод: А. Новик, Б. Берри. Релаксационные явления в кристаллах / Пер. с англ. под ред. Э.М. Надгорного и Я.М. Сойфера. - М.: Атомиздат, 1975] - 472 c.

147. Yokobori T. An interdisciplinary approach to fracture and strength of solids. -Groningen: Wolters-Noordhoff Scientific Publication Ltd., 1968 [Имеется перевод: Т. Екобори. Физика и механика разрушения и прочности твёрдых тел / Пер. с англ. под ред. В.С. Ивановой. - М.: Металлургия, 1971].- 264c.

148. Eirich F.R. Rheology. Theory and Applications / Ed. by F.R. Eirich. - N.Y.: Academic Press Inc., 1956 [Имеется перевод: Реология. Теория и приложения / Пер. с англ. под общей ред. Ю.Н. Работнова и П.А. Ребиндера. - М.: ИЛ, 1962].- 824 c.

149. Zener C.M. Elasticity and anelasticity of metals. - Chicago, Illinois: The University of Chicago Press, 1948 [Имеется перевод в сборнике: Упругость и неупругость металлов / Пер. сангл. подред. С.В. Вонсовского. - М.: ИЛ, 1954]- 396 с.

150. Poynting J.H. and Thomson J.J. Properties of matter. -London: C. Griffinand Co., Ltd., 1902.- 298 p.

151. Петров М.Г. Реологические свойства материалов с позиций физической кинетики // ПМТФ.- 1998. № 1. - С. 119 - 128

152. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. - М.: Металлургия, 1984.- 280 с.

153. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, В.И. Данилов и др. - Новосибирск: Наука,- 1990.- 255 с.

154. Христианович С. А. Механика сплошной среды. - М.: Наука, 1981.- 485 с.

155. Шемякин Е.И. Анизотропия пластического состояния // Численные методы механики сплошной среды, т.4, изд-во ВЦСО АН СССР. -1973. №4- C.150-162.

156. Капустин В.И., Степанов В.М. О связи между напряжениями и деформациями при периодических нагружениях // ПМТФ. -2006. Т. 47. №3(277). -С. 9199.

157. Капустин В.И., Николаева Е.Н., Степанов В.М. Модель связи между напряжениями и деформациями при циклических нагружениях // В сборнике: Наука. Промышленность. Оборона Труды VI Всероссийской научно-технической конференции. Под редакцией: Левина В. Е., Мишнева В. И.- 2005. -С. 139-142.

158. Kapustin V.I., Zakharchenko K.V., Maksimovskiy E.A. Physical phenomena, oc-curing under periodic straining of metal alloys // Advancer in fatigue and fracture: proc. of the 13 intern. conf. «New Trends in Fatigue and Fracture», Moscow, Russia, 13-16 May 2013. - Moscow: Mech. Engineering Research Inst.- 2013. -P. 78-84.

159. Zakharchenko K.V., Kapustin V.I., Maksimovskiy E.A. The physical phenomena at periodic deformation of metal alloys // Excellent Graduate Schools 2012 Annual Meeting in conjunction with Japan-Russia Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure, Sendai, Japan, 7-8 March 2013. - Sendai: Tohoku University. - 2013. - P. A-40.

160. Капустин В.И, Захарченко К.В., Максимовский Е.А. Диссипативные процессы при периодическом деформировании металлических сплавов // Иерархически организованные системы живой и неживой природы: материалы междунар. конф., Томск, 9-13 сент. 2013 г. - Томск: ИФПМ СО РАН. - 2013. -С. 42-46.

161. Kapustin V.I., Zakharchenko K.V. On the experimental analysis of dissipative processes under cyclic loading of metals // Journal of Physics: Conference Series. -2017. Vol. 894 (2017). Art. 012128 -P. 1-7.

162. Ботвина Л.Р. Разрушение. Кинетика, механизмы, общие закономерности. -М.: Наука, 2008. - 334 с

163. Фридляндер И.Н., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Молостова И.И. Развитие и применение высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu для авиакосмической техники // Все материалы. Энциклопедический справочник.- 2008. №8. -С. 17-21.

164. Ogolodkov M.S. Regularities of alteration structure and properties of rolled semifinished products from alloy V-1461, depending on technological parameters of production and heat treatment. // Abstract. VIAM.- Moscow, 2013.- P.27.

165. Khokhlatova L.B., Kolobnev N.I., Oglodkov M.S., Filatov A.A., Popova Yu.A. The prospect of using slabs of high-strength alloy B-1461 of reduced density in aircraft structures // All materials. Encyclopedic reference book.- 2014. № 2. -P. 16-22.

166. Raevskaya G.A., Zakharchenko K., Larichkin A. Determination of optimum parameters of the technological process for plates forming from V95 and V-1461 alloys in creep applied in aircrafts constructed by "Sukhoi Design Bureau" //Journal of Physics: Conference Series.- 2017. V. 894. №1. -P. 012078.

167. ОСТ 1 00021-78 Термическая и химико-термическая обработка деталей. Группы контроля.- М.: Стандартинформ, 1979. - 8 с.

168. ТР 1.2.2137-2010 Применение плит из сплава В-1461 в конструкции изделия Т-50. - М.: ФГУП «ВИАМ», 2010. - 16 с.

169. ТУ 1-804-486-2010 Плиты из алюминиевого сплава марки В-1461 толщиной от 11 до 85 мм.- М.: ФГУП «ВИАМ», 2010. - 4 с.

170. ПИ 1.2.699-2007 Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов. - М.: ФГУП «ВИАМ», 2007. - 81 с.

171. ПИ 1.2.587-02 Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из титановых сплавов.- М.: ФГУП «ВИАМ», 2005. - 31 с.

172. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Титановые сплавы. Конструкционные титановые сплавы.-M.: Металлургия, 1974. -368 с.

173. Зубков П.И. Патент №2369445 Россия, B05C7/08, B05D7/22. Способ и устройство для нанесения покрытий / П.И. Зубков, В.П. Зубков. - 2009.

174. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. Изд-во: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 538 с.

175. J. Karthikeyan. The advantages and disadvantages of the cold spray coating process // The Cold Spray Materials Deposition Process. Fundamentals and Applications. A volume in Wood head Publishing Series in Metals and Surface Engineering. -2007. - P. 62-71.

176. Xiao-Tao Luo, Cheng-Xin Li, Fu-Lin Shang, Guan-Jun Yang. High velocity impact induced microstructure evolution during deposition of cold spray coatings: A review // Surface and Coatings Technology. - 2014. Vol. 254.-P. 11-20.

177. Wenbin Xue, Zhiwei Deng, Ruyi Chen, Tonghe Zhang, Hui Ma.Microstructure and properties of ceramic coatings produced on 2024 aluminum alloy by microarc oxidation // Journal of Materials Science. - 2001. Vol. 36, iss. 11. - P. 2615-2619.

178. Марков Г.А. Микродуговое оксидирование / Г.А. Марков, В.И. Белеванцев, О.П. Терлеева, Е.К. Шулепко // Вестник МГТУ. Серия Машиностроение. - 1992. № 1. - С. 34-56.

179. Овсюк В.Н.Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона / В.Н. Овсюк, Г.Л.Курышев и др. - Новосибирск: Наука, 2001. - 376 с.

180. Vainer B.G. Narrow spectral range infrared thermography in the vicinity of 3 mic operating wavelength. In. Quantitative InfraRed Thermography 5, Eurotherm Seminar 64, QIRT2000, Reims, France, July 18-21, 2000. Proceedings. Ed. By D. Balageas, J.-L. Beaudoin, G.Busse, and G.M. Carlomagno. UTAP URCA, 2000.- P. 84-91.

181. Капустин В.И., Гилета В.П., Захарченко К.В. Экспериментальное изучение закономерностей деформирования алюминиевых сплавов при регулярных нагру-жениях // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). -2011. №4. -С. 40-43.

182. Захарченко К.В., Капустин В.И., Ларичкин А.Ю. О влиянии керамического покрытия на деформационные характеристики алюминиевого сплава Д16АТ // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). -2014. №3 (64). -С. 37-44.

183. Захарченко К.В., Капустин В.И. Влияние поверхностных слоев образцов на деформационные характеристики сплава Д16АТ. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2015. Т. 81. №7. -С. 51-56.

184. Новожилов В.В. Теория упругости. -М. Гос. союзное издательство судо-строит. пром, 1958. -374 с.

185. Александров А.В., Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности. - М. Высш. шк, 2002. - 400 с.

186. Кобаяси А. Экспериментальная механика книга 2. - М.: МИР, 1990. -С. 113123.

187. Капустин В.И. Способ определения долговечности элементов конструкций// Патент РФ №1821674, М. Кл G 01 N3/32, 1993.

188. Захарченко К. В., Капустин В. И. Сопротивление усталостному разрушению и диссипативные процессы в материалах // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-2015): сб. материалов 6 междунар. конф., Москва, 1013 нояб. 2015 г. - Москва: ИМЕТ РАН, 2015. -С. 772-774.

189. Капустин В. И., Захарченко К.В., Максимовский Е.А. О физических явлениях при периодическом деформировании металлических сплавов // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-2013): 5 междунар. конф. сб. материалов, Москва, 26-29 нояб. 2013 г. - Москва: ИМЕТ РАН, 2013. - С. 77-78.

190. Larichkin А., Zakharchenko K., Gorev B., Kapustin V., Maksimovskiy E. Influence of the creep ageing process on the fatigue properties of components from V95pchT2 (analog 7175T76) and V95ochT2 (analog 7475) aluminium alloys // Journal of Physics: Conference Series. -2017. V. 894. №1. -P. 012050.

191. Ларичкин А.Ю., Захарченко К.В., Горев Б.В., Капустин В.И.Физическое моделирование технологического процесса формообразования элементов конструк-

ций из алюминиевого сплава В95 в условиях ползучести // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). -2016. №1 (70). -С. 6-15.

192. Larichkin A.Yu., Zakharchenko K.V., Kapustin V.I., Gorev B.V. Influence of the components forming in creep onfatigue properties of the material // Всборнике: Proceedings of IF0ST-2016 11th International Forum on Strategic Technology IFOST-2016. -2016. -P. 153-155.

193. Ларичкин А.Ю., Горев Б.В., Захарченко К.В., Капустин В.И. Влияние технологического процесса формообразования на усталостную долговечность образцов из сплава В95очТ2 (7475) // Технология машиностроения. -2017. №3. -С. 5-9.

194. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин A.B. Нелинейные волновые процессы в деформируемом твёрдом теле как в иерархически организованной системе. // Физическая мезомеханика.- 2012, Т. 15., №1. - C. 7-22.

195. Капустин В.И., Гилета В.П. Экспериментальное изучение закономерностей периодического деформирования сплав Д16АТ при периодическом нагружении // ПМТФ.-2011.Т.47, №52. -С. 194-201.

196. Кузнецов П.В., Панин В.Е., Деревягина Л.С., Петракова И.В. Образование кордовой и твидовой структуры на фольгах поликристаллов высокочистого алюминия, жестко закрепленных на образцах алюминиевого сплава при усталостных испытаниях // Физическая мезомеханика.- 2006. Т. 9, Спец. выпуск.-С. 75-78.

197. Videm M., Ryum N. Cyclic deformation of [001] aluminium single crystals // Mater. Sci. Eng., A. - 1996, Vol. 219. - P. 1-10.

198. Фридляндер И.Н. Алюминий / Перевод с англ. Под редакцией А.Т. Туманова, Ф.И. Квасова, И.Н. Фридляндера. -М.: Металлургия, 1972. -664 с.

199. Zakharchenko K.V., Kapustin V.I., Zubkov V.P., Talanin A.V., Maksimovski E.A. The influence of coating technologies on stress-strain characteristics of the sample at periodic loading // Journal of Physics: Conference Series.-2017. V. 894. №1. -P. 012032.

200. Захарченко К.В., Зубков В.П., Капустин В.И., Максимовский Е.А., Таланин А.В. Анализ влияния технологий нанесения покрытий на деформационные харак-

теристики образца при периодическом нагружении // Упрочняющие технологии и покрытия.- 2018. - Т. 14, №6 (162). - С. 243-246.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

УТВЕРЖДАЮ

Директор дирекции перспективных дЩРишм филиала ПА0 «Компания «Сухой»

АКТ

о внедрении научных результатов диссертационной работы Захарченко Кирилла Владимировича

Настоящий акт свидетельствует о том, что результаты диссертационной работы «Метод исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в цехе №96 «Изготовление деталей» на НОВОСИБИРСКОМ АВИАЦИОННОМ ЗАВОДЕ им. В.П. Чкалова.

На деталях цеха №96 был применен метод определения предельных напряжений при циклическом деформировании образцов из сплавов Д16Т и В95очТ2, позволивший оценить толщину упрочненного слоя, получаемого вибрационной ударной обработкой на автоматизированной ударной машине ВУД-2500.

Использование указанного в диссертации метода позволит производить оценку эффективности параметров технологического процесса упрочнения материалов на установке ВУД-2500. Данный подход к оценке величины упрочненного слоя весьма актуален при наличии проблемы контроля поверхностного слоя.

А.Е. Королев

Инженер-конструктор I категории

M.А. Скляров

ООО

Научно-технический центр «НТЦ-Ползучесть»

630051 Новосибирск, Ползунова, 15, ИНН 5401119651, р/сч 40702810444080100349 в Сибирском банке СБ РФ г. Новосибирск тел. [phone] E-mail: [e-mail]. Web site: polzuchest.ru

УТВЕРЖДАЮ чно-технического центра Ц-Ползу честь», к.т.н.

Раевская Г.А.

29" декабря 2016г.

АКТ

о внедрении научных результатов НИР «Физическое моделирование технологического процесса формообразования элементов конструкций из марок алюминиевого сплава В95очТ2 и В-1461Т1 в условиях ползучести» (Ларичкин А.Ю., Захарченко К.В.)

Настоящий акт свидетельствует о том, что результаты научно-исследовательской работы «Физическое моделирование технологического процесса формообразования элементов конструкций из марок алюминиевого сплава В95очТ2 и В-1461Т1 в условиях ползучести», выполненной в ИГиЛ СО РАН, лаб. Статической прочности в соответствии с Договором №25/2016 от 20.10.2016 г., использованы в ООО «НТЦ-Ползучесть» на установке УФП-1М на Новосибирском авиационном заводе им. В.П. Чкалова.

Для формообразования плит из сплава В95очТ2 на установке УФП-1М были применены расчетные скорости деформирования, полученные на основании экспериментальных методов исследования материала.

Использование нового метода, разработанного в диссертационной работе Захарченко К.В., позволило: значительно уменьшить объем усталостных испытаний образцов материала за счет определения ускоренным неразрушающим способом предельного НДС материала после различных технологических воздействий и проведения на этом режиме сравнительных усталостных испытаний.

Результаты сравнительных испытаний показали, что полученные расчетные скорости деформирования при температуре отжига (420 °С) с последующей термообработкой по режиму Т2 не изменяет предельное НДС материала и не уменьшает сопротивление усталостному разрушению по сравнению с исходным материалом в состоянии Т2, т.е. выбранные параметры технологического процесса не оказывают^разупрочняющего воздействия на материал.

Ведущий инженер-конструктор, к.т.н.

Ведущий инженер-технолог

B.C. Белоусов

JI.M. Васютина

ООО

Научно-технический центр

«НТЦ-Ползучесть»

630051 Новосибирск, Ползунова, 15, ИНН 5401119651, р/сч 40702810444080100349 в Сибирском банке СБ РФ г. Новосибирск тел. [phone] E-mail: [e-mail]. Web site: polzuchest.ru

УТВЕРЖДАЮ -технического центра -Ползучесть», к.т.н.

Раевская Г. А.

kC\'/ój(S 2017 г.

АКТ

о внедрении научных результатов диссертационной работы Захарченко К.В.

Настоящий акт свидетельствует о том, что результаты диссертационной работы «Метод исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов», использованы при выполнении работы для определения характеристик сопротивления усталостному разрушению материалов, подвергнутых формоизменению в режиме ползучести, в Научно-техническом центре «НТЦ-Ползучесть».

В 2017 г. при обеспечении выполнения работы «Отработка режимов технологического процесса изготовления панелей изделия Т-50 из сплавов В95очТ2 и В-1461Т», № 20/2016 от 05.08.2016 г. совместно с ПАО «Компания «Сухой» «ОКБ Сухого», был применен разработанный метод по определению характеристик предельного цикла нагружения авиационных материалов (В-1461Т1, В95очТ2). Метод позволил определить влияние эксплуатационно-технологических факторов (включая технологию формообразование) на сопротивление усталостному разрушению материалов. Использование указанного метода позволило: выбрать режим испытаний для сравнительной оценки влияния технологических факторов на усталостные характеристики тем самым сократив затраты времени и количество испытанных образцов.

Ведущий инженер-конструктор, к.т.н. Ведущий инженер-технолог

B.C. Белоусов Л.М. Васютина