Влияние локализованной неоднородности напряженно-деформированного состояния на деформирование и разрушение материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, кандидат наук Карпов, Евгений Викторович

• Карпов, Евгений Викторович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Карпов, Евгений Викторович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ДЕГРАДАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ В ОБЛАСТИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИМЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИ

1.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

1.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.3. ИССЛЕДОВАНИЕ IN SITU РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН В ОБЛАСТИ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПЕРЕД ВЕРШИНОЙ ВЫРЕЗА ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

1.4. СТАЦИОНАРНОЕ МАЛОЦИКЛОВОЕ НАГРУЖЕНИЕ

1.5. НЕСТАЦИОНАРНОЕ МАЛОЦИКЛОВОЕ НАГРУЖЕНИЕ

1.6. ХАРАКТЕРНОЕ ОТНОШЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ПРОГИБОВ

1.7. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

1.8. ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ВЫРЕЗА

1.9. СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С МОДЕЛЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 1

2. ВЛИЯНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОРОВ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ УПРОЧНЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА С НАНОКРИСТАЛ-ЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ

2.1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОЗИТЫ С НАНОКРИСТАЛ-ЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ

2.2. РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ МЕДИ

2.3. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИТА

2.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТА ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ СЖАТИИ

2.5. ДЕГРАДАЦИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ ОДНООСНОМ СЖАТИИ

2.6. АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИИ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ

2.7. ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ МАТРИЦЫ НА СВОЙСТВА МК

2.8. РАЗРУШЕНИЕ ДВУСЛОЙНОЙ БАЛКИ МЕТАЛЛ-КОМПОЗИТ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ИЗГИБЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 2

3. ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ СФЕРОПЛАСТИКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ

3.1. ВВЕДЕНИЕ

3.2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ СФЕРОПЛАСТИКА

3.3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НАКОПЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ СФЕРОПЛАСТИКА

3.4. ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СФЕРОПЛАСТИКА ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ СЛОЖНОМ НАГРУЖЕНИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 3

4. ВЛИЯНИЕ ОСЕВОГО СЖАТИЯ И КРУЧЕНИЯ НА ЛОКАЛИЗАЦИЮ ДЕФОРМАЦИЙ И РАЗРУШЕНИЕ ПРИ СЛОЖНОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ОРГСТЕКЛА

4.1. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

4.2. ЛОКАЛИЗАЦИЯ УСЛОВНО НЕОБРАТИМЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ЖЕСТКОМ КРУЧЕНИИ БЕЗ ОСЕВОГО СЖАТИЯ

4.3. ЗАВИСИМОСТЬ ОСЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ЕГО НАЧАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПРИ СТЕСНЕННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ КРУЧЕНИИ

4.4. ЗАВИСИМОСТЬ ЛОКАЛИЗАЦИИ УСЛОВНО НЕОБРАТИМЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ОТ НАЧАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ОСЕВОГО СЖИМАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СТЕСНЕННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ КРУЧЕНИИ

4.5. ЗАВИСИМОСТЬ ЛОКАЛИЗАЦИИ УСЛОВНО НЕОБРАТИМЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ОТ ВОЗМОЖНОСТИ РЕЛАКСАЦИИ ОСЕВОГО СЖИМАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СТЕСНЕННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ КРУЧЕНИИ

4.6. ЗАВИСИМОСТЬ ЛОКАЛИЗАЦИИ УСЛОВНО НЕОБРАТИМЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ОТ ВОЗМОЖНОСТИ РЕЛАКСАЦИИ ОСТАТОЧНОГО МОМЕНТА ПРИ СТЕСНЕННОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ КРУЧЕНИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 4

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние локализованной неоднородности напряженно-деформированного состояния на деформирование и разрушение материалов»

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы. Состояние эксплуатируемых конструкций во многом определяется поведением материала в областях локализованной неоднородности напряженно-деформированного состояния, появление которых может быть связано с наличием дефектов, геометрическими особенностями нагружаемого объекта или неоднородностью механических свойств материала.

При многократном нагружении материал в области локализации необратимых деформаций деградирует, исчерпывая свою способность к пластическому деформированию; что в итоге приводит к возникновению и катастрофическому распространению трещин. В определенных условиях конструкция может некоторое время функционировать с имеющимися трещинами, не перешедшими в катастрофическую стадию. В этом случае, если трещина распространяется от макродефекта, область локализованных необратимых деформаций вблизи него оказывает на развитие трещины существенное влияние, результатом которого может стать резкое изменение характера распространения трещины после ее выхода из области локализации необратимых деформаций в область, где материал в процессе периодического нагружения не претерпел существенных изменений.

Современное экспериментальное оборудование позволяет на протяжении всего испытания прослеживать динамику изменения макроскопических параметров, вызванного процессами, происходящими в структуре материала. Получаемые таким образом данные, могут использоваться для выявления общих закономерностей деградации свойств материала, отражающихся в поведении нагружаемой конструкции. Эти закономерности могут быть полезны для построения теоретических моделей, основанных на методах механики деформируемого твердого тела.

В данной работе приведены результаты исследований экспериментальных исследований малоциклового деформирования металлов и сплавов в случае, когда периодическое деформирование происходит при

нагрузках, близких к критическим, что может реализоваться либо при продолжении работы конструкции после аварии, не вызвавшей фатального разрушения, либо в конструкциях, функционирующих на пределе возможностей материала (агрегаты с высокой центробежной нагрузкой, выход за штатные режимы работы).

Большое значение локализованные неоднородности напряженно-деформированного состояния имеют в механике композиционных материалов. Концентрация напряжений вблизи включений в композитах, особенно на границе раздела фаз, обуславливает прочностные и деформационные свойства композита и во многом определяет механизмы его разрушения. Между тем в настоящее время использование композитов нередко является единственным способом удовлетворить растущие требования к необходимым комплексам механических и физических свойств материалов. В работе приводятся результаты исследования двух видов дисперсно-наполненных композитов. Первый - новый металлический композит с нанокристаллическими включениями, для которого исследована зависимость механических свойств от содержания упрочняющей фазы, рассмотрены механизмы упрочнения и разрушения, определен оптимальный состав, а также рассмотрено влияние распределения частиц упрочняющей фазы на разрушение. Второй - высоконаполненный полимерный композит сферопластик, для которого проведены исследования зависимости механизмов разрушения от температуры, скорости и вида нагружения, включая сложное (сжатие с кручением) и малоцикловое нагружение.

Еще одна разновидность локалозованной неоднородности напряженно-деформированного состояния, рассмотренная в работе, связана с локализацией деформационных процессов в первоначально геометрически и физически однородных элементах конструкций. В работе приведены результаты экспериментальных исследований локализации замороженных высокоэластических деформаций при сложном периодическом нагружении стержней из оргстекла (ГТММА). Рассмотрено влияние амплитуды угла

закручивания, осевой силы и периодической релаксации в процессе нагружения.

Целью работы является получение новых экспериментальных результатов, касающихся влияния локализованных неоднородностей напряженно-деформированного состояния на циклическую деградацию и разрушение материалов и конструкций. Такие результаты могут быть полезны при разработке новых композиционных материалов, при построении теоретических моделей композитов с различными видами включений с учетом деградации свойств при многократном нагружении, а также для оценки и моделирования поведения элементов конструкций с дефектами при режимах работы, близких к аварийным.

Поставленная цель достигается посредством решения следующих

задач:

- экспериментальное исследование развития малоцикловых трещин от вершины узкого выреза путем их прямого наблюдения и фиксации ее параметров в зависимости от количества циклов нагружения;

- экспериментальное исследование малоцикловой деградации металлов и сплавов при критических условиях нагружения, выраженной в изменении замеряемых макромеханических параметров;

- комплексное экспериментальное исследование механических свойств композитов, построенное на сравнительном анализе поведения материалов при разных условиях нагружения и различной объемной доле упрочняющей фазы, изучении поверхностей разрушения и анализе эволюции микроструктуры при деформировании;

- экспериментальное исследование локализации «замороженных» высокоэластических деформаций в оргстекле при различных схемах сложного периодического нагружения;

Общая методика исследований. В работе используются современные методы исследования структуры и свойств конструкционных материалов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

На основе экспериментального исследования макромеханических свойств и эволюции структуры при статическом и малоцикловом нагружении определены механизмы формирования и разрушения нового композиционного материала с ячеистой структурой на металлической основе с нанокристаллическими включениями, обладающего высокой электропроводностью, жаропрочностью и пластичностью, сочетающимися с прочностью, на порядок превышающей прочность основы.

Выявлена зависимость механизмов разрушения и малоцикловой деградации сферопластика от условий нагружения, состояния матрицы и границы между матрицей и включениями.

Установлен ряд закономерностей деградации металлических материалов в области локализации необратимых деформаций при периодическом нагружении в условиях, близких к критическим.

Определены закономерности деградации и разрушения оргстекла при возникновении области локализации «замороженных» высокоэластических деформаций, вызванном периодическим стесненным кручением.

Практическая значимость работы. Результаты диссертации имеют теоретическое и практическое значение. Полученные в диссертации результаты могут быть применены в разработке новых композиционных материалов, при построении теоретических моделей композитов с различными видами включений с учетом деградации свойств при многократном нагружении, а также для оценки и моделирования поведения элементов конструкций с дефектами при режимах работы, близких к аварийным.

Достоверность результатов обеспечивается применением современных методов исследования структуры и свойств конструкционных материалов, использованием современного экспериментального оборудования и качественным соответствием полученных в работе результатов с результатами, представленными в публикациях других авторов в ряде случаев.

Диссертационная работа выполнена в соотвествии с планами НИР Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН и программами фундаментальных исследований СО РАН по темам:

ГР № 0120.0 406864 Механика деформирования и разрушения неоднородных сред (2004-2006).

ГР № 01.2.007 06895 Многоуровневое моделирование деформирования и разрушения однородных и неоднородных сред и композитных конструкций. (2007-2009).

ГР № 01201054086 Теоретическое, экспериментальное и численное моделирование деформирования, разрушения и живучести однородных и структурированных материалов и элементов конструкций (2010-2012)

ГР № 01201365412 Математическое и физическое моделирование деформирования и разрушения неоднородных и композиционных материалов и элементов конструкций (2013)

Исследования проводились при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 05-01-00728, № 06-02-17335, № 08-01-00749, № 11-08-00191, № 12-01-00726, № 12-08-00960, № 13-01-00481), при поддержке грантов государственной поддержки ведущих научных школ НШ-319.2003.1, НШ-6481.2006.1, НШ-3 066.2008.1,_ НШ-246.2012.1, интеграционных проектов ОЭММПУ РАН № 4.11.2, 4.12.2., интеграционного проекта СО РАН, УрО РАН, ДВО РАН № 119, интеграционного проекта Президиума РАН № 25.8.

Апробация работы. Результаты, вошедшие в данную диссретационную работу, докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

V Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2008);

Международная конференция «Assesment of Reliability of Materials and Structures: Problems and Solutions» (Санкт-Петербург, 2008);

Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, 2009);

Третья международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (Москва, 2009);

IV, V Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2009, 2011);

10-th International Fatigue Congress FATIGUE 2010 (Прага, 2010);

V Международная научная конференция «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (Волгоград, 2010);

VI Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2010);

Международная научно-техническая конференция «Нанотехнологии функциональных материалов» (Санкт-Петербург, 2010);

Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, 2011);

X Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (2011);

XVII Зимняя школа по механике сплошных сред (Пермь, 2013);

Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» (Томск, 2013);

В целом работа докладывалась на семинаре отдела механики деформируемого твердого тела Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 30 работах, в том числе 13 статьях в рецензируемых журналах,

рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук и 1 монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 159 наименований. Работа изложена на 267 страницах, содержит 118 рисунков и 5 таблиц

ГЛАВА 1

ДЕГРАДАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ В ОБЛАСТИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИМЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

1.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН ПРИ МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

Усталостное повреждением материала является одной из основных причин разрушения металлических конструкций, в частности -О малоцикловая усталость, которая оказывает влияние на прочность конструкций при повторном статическом нагружении при больших амплитудах напряжения [81, 94, 105, 113]. Также малоцикловая усталость играет существенную роль в случае, когда конструкция в целом деформируется упруго, но имеет концентраторы напряжений, возле которых образуются локализованные области необратимых деформаций. Причиной концентрации напряжений может быть геометрия конструкции или наличие разнообразных особенностей в материале (выбоины, отверстия, трещины, включения с механическими характеристиками, отличающимися от характеристик основного материала). При повторных нагружениях конструкции в области локализации неупругих деформаций происходит деградация материала - снижение способности к пластическому деформированию и накопление микроповреждений на структурном уровне. В

итоге это приводит к зарождению и распространению макротрещин и утрате несущей способности конструкции. Изучение закономерностей деградации материалов в области локализации неупругих деформаций необходимо для определения ресурса конструкции в аварийных ситуациях, а также в случаях, когда конструкция, испытавшая аварийную перегрузку, продолжает работать в штатном режиме.

Как отмечено в [115], после того, как в элементе конструкции возникает усталостная трещина, в районе вершины трещины при любом виде циклического нагружения реализуются два вида диссипации энергии -пластическая деформация материала, локализованная в небольшой области перед вершиной трещины и разрушение, то есть продвижение вершины трещины благодаря образованию новых свободных поверхностей. Пластическая деформация при этом является первичной, разрушение происходит только после того, как исчерпывается возможность рассеивания энергии за счет необратимой деформации без нарушения сплошности. Область перед вершиной трещины, где происходит изменение материала, предшествующее увеличению длины трещины, называют зоной предразрушения. Ее размер растет в направлении распространения трещины в соответствии с увеличением скорости развития разрушения материала [66, 75].

Когда происходит циклическое нагружение тела с уже имеющейся трещиной, в локализованной у ее вершины пластической зоне активизируется процесс освобождения энергии, связанной с микронеоднородностью, которой обладает поле напряжений в пределах пластической зоны [98, 21]. Эта освобождающаяся энергия является основным источником развития поврежденности в зонах локализации необратимых деформаций. В результате накопления повреждений происходит искажение поля напряжений и изменение формы

локализованных зон, что влияет на дальнейшее поведение трещины, в

частности, на ее раскрытие. %

Свободные поверхности, образующиеся после того, как материал в зоне предразрушения исчерпает возможность пластического деформирования, имеют отличительную особенность, наблюдаемую на поверхностях усталостного излома металлических деталей - усталостные бороздки, ориентированные перпендикулярно направлению распространения трещины. Распространена точка зрения, согласно которой усталостные бороздки образуются вследствие задержки развития усталостной трещины после каждого цикла нагружения [104, с. 136]. Однако, существуют и другие точки зрения, согласно которым очередная бороздка может формироваться не только после каждого цикла нагружения, но и после нескольких циклов [51, 117] Иными словами, шаги продвижения трещины могут не соответствовать напрямую циклам нагружения, а реализовываться по мере того, как материал в зоне предразрушения после нескольких циклов достигает состояния, при котором диссипация энергии может происходить только за счет образования свободных поверхностей.

Существуют различные модели, описывающие образование этих бороздок.

Например, очередная бороздка может формироваться после нескольких циклов нагружения вследствие остановки усталостной трещины после каждого продвижения ее вершины в модели Лейрда-Смита [146, 145], причем на каждом цикле нагружения имеет место охрупчивание материала в зоне предразрушения. Бороздки в этой модели возникают из-за разветвления вершины трещины при ее закрытии.

В модели Форсайта-Райдера [136] впереди фронта трещины зарождаются микропустоты, в процессе образования которых вершина трещины притупляется и между трещиной и микропустотой возникает

мостик, который затем разрушается, образуя две противолежащие бороздки на берегах трещины.

Мейн [150] обнаружил отсутствие усталостных бороздок на поверхностях излома алюминиевых сплавов, разрушенных в вакууме, на основе чего предложил модель, согласно которой усталостные бороздки образуются в результате того, что окисление металла на вновь образовавшихся свободных поверхностях мешает полному закрытию трещины на этапе сжатия.

Известна также модель, согласно которой бороздки возникают под влиянием кристаллографической ориентации [132].

Большой объем экспериментальных исследований, посвященных зарождению и развитию усталостных трещин и, в честности, процессов, происходящих в области локализации перед вершиной растущей трещины, представлен в работах [115, 66, 117, 118, 120, 119, 116]. В этих работах распространение усталостной трещины рассматривается как иерархический процесс деформирования и разрушения материала в области перед ее вершиной. Образование усталостных бороздок объясняется ротационной неустойчивостью у вершины распространяющейся усталостной трещины.

Извилистая траектория усталостной трещины рассматривается как доказательство того, что смещение берегов в вершине трещины происходит не только в направлении приложения нагрузки при одноосном циклическом растяжении, но и в поперечном направлении, что объясняется неоднородностью процесса формирования зоны локализации пластической деформации вдоль фронта трещины. Формирование этой зоны происходит путем реализации волнового процесса передачи энергии, из-за чего возникают участки с наибольшей и наименьшей концентрациями энергии [116]. В работе [96] также отмечается, что развитие пластической области в у вершины трещины нормального отрыва неоднородно как геометрически, так и по времени приложения нагрузки, причиной чего является неоднородность

протекания процесса пластической деформации вообще. Исследованию неоднородности процессов пластического деформирования посвящен обширный цикл работ, таких как [64, 65, 54, 63, 53, 108, 100], где показано, что на макроскопическом масштабном уровне пластическое течение всегда локализовано, причем локализация принимает формы различных автоволновых процессов, развитие пластической деформации представляет собой сложный процесс самосогласованного зарождения и движения локализованных очагов пластического течения.

В ряде работ [111, 112, 122, 123, 124] рассматриваются вопросы, связанные с направлением роста усталостных трещин, развитием криволинейных трещин смешанного типа, в частности, отмечается стадийность развития трещины при растяжении, сопровождаемая резким изменением скорости ее роста.

При анализе локализации пластических деформаций у вершины трещины нормального отрыва в идеальном упругопластическом теле в условиях плоского напряженного состояния в случаях, когда пластическая зона представляет собой узкий отрезок, продолжающий трещину, широко используется модель Леонова-Панасюка-Дагдейла [11, 93, 135], в которой зона предразрушения моделируется отрезком, то есть имеет протяженность, но не имеет поперечного размера.

Аналогичная модель была предложена в работах [17, 18, 19] при исследовании сил сцепления в кончике трещины нормального отрыва. Предполагалось, в соответствии с экспериментальными данными, что пластическая зона представляет собой отрезок, находящийся на продолжении линии трещины [135, 137].

Модель Леонова-Панасюка-Дагдейла использовалась для анализа напряженно-деформированного состояния и поврежденности у вершины трещины впервые в работе [138]. В работе [155] поврежденность у вершины трещины исследовалась на основе концепции эффективных пластических

деформаций. Распределение поврежденности у вершины трещины Дагдейла в для идеального упругопластического материала и материала со степенным деформационным упрочнением исследовалось соответственно в работах [151] и [152].

В работах [76, 139] предложена модель роста усталостной трещины при малоцикловом нагружении малоцикловой усталости, описывающая пульсирующее нагружение образца с внутренней макротрещиной. Эта модель соответствует схеме Лейрда-Смита [146, 145]. В рамках предложенной модели [76, 139] описаны процессы накопления повреждений, скачкообразного продвижения вершины трещины и долома конструкции для пульсирующего режима нагружения. Накопление повреждений связано в модели с неупругим деформированием материала в зоне предразрушения. Получены простые соотношения для критических параметров разрушения и времени жизни конструкции. Модель описывает появление бороздок при усталостном разрушении. Считается, что материал состоит из квазихрупких волокон с тонкими прослойками, которые до деформирования обладают квазивязким типом разрушения, а после неупругого деформирования прослоек тип разрушения меняется на квазихрупкий. Диаметры волокон совпадают с диаметрами зерен испытываемых материалов, то есть имеют размер порядка 1СГ4 м). Поперечный размер прослоек между волокнами совпадает с толщиной прослоек, разделяющих субзерна. Эти прослойки имеют размер порядка 1СГ6 м. По сути дела, модель описывает поведение простейшей композитной среды, материал которой существенно меняет тип разрушения после неупругого деформирования.

Для построения достаточных критериев разрушения в [76, 139] при малоцикловой усталости используется модификация классической модели Леонова-Панасюка-Дагдейла [77]. В этой модификации зона предразрушения моделируется не отрезком, имеющим только протяженность, но прямоугольной областью конечной ширины перед

вершиной реальной трещины. Данная модификация позволяет в каждом цикле нагружения вычислить длину зоны предразрушения и величину неупругой деформации при растяжении материала волокна зоны предразрушения, ближайшего к вершине макротрещины. Предполагается, что остановки трещины, каждой из которых соответствует одна усталостная бороздка, происходят на границе раздела волокно-прослойка (это первая прослойка, расположенная за зоной предразрушения, и она находится в материале, который не подвергся пластическому деформированию, а потому сохраняет квазивязкий тип разрушения. При остановке происходит затупление трещины.

В модели [76, 139] не отдано предпочтения линейному или нелинейному суммированию повреждений в металлах [104, 133, 97] при циклическом нагружении. Одна из целей исследований, результаты которых приводятся в этой главе, состоит в получении необходимой экспериментальной информации для уточнения данной модели, в частности, для осуществления выбора способа суммирования повреждений.

Современное экспериментальное оборудование позволяет на протяжении всего испытания прослеживать изменения макроскопических параметров, вызванные процессами, происходящими в структуре материала. Получаемые таким образом данные могут использоваться для выявления общих закономерностей деградации свойств материала, отражающихся в поведении нагружаемой конструкции. В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований малоциклового деформирования металлов и сплавов в случае, когда периодическое деформирование создает в области локализации вблизи концентратора нагрузки, близкие к критическим. Такой режим нагружения может реализоваться либо при продолжении работы конструкции после аварии, не вызвавшей катастрофического разрушения, либо в конструкциях, функционирующих на пределе возможностей материала (агрегаты с высокой

центробежной нагрузкой, либо вышедшие за штатные режимы работы). Концентратор представляет собой узкий вырез, перпендикулярный направление прилагаемой растягивающей нагрузки. В некотором приближении он может рассматриваться как затупленная трещина, а область неупругих деформаций перед ним играет роль зоны предразрушения, в которой происходит накопление повреждений и исчерпание способности материала к рассеиванию энергии без нарушения сплошности, предшествующее дальнейшему распространению трещины.

1.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проводились экспериментальные исследования двух видов:

1. исследование закономерностей изменения макроскопических параметров при пульсирующем поперечном изгибе балки с краевым вырезом, сделанным на нижней стороне балки под точкой приложения силы, в поперечной плоскости симметрии;

2. прямое наблюдение зарождения и развития трещин вблизи одиночного краевого выреза при растяжении плоских образцов при циклическом растяжении.

В первом случае выбор геометрии образца и способа нагружения продиктован следующими соображениями.

При симметричном поперечном изгибе балки с поперечным вырезом пластическое деформирование в основном локализовано вблизи вершины выреза, где имеется концентрация напряжений. Изменение механических свойств материала в этой области при малоцикловом нагружении проявляется в увеличении остаточного прогиба образца. Таким образом, прирост остаточного прогиба можно использовать как меру деградации материала в области локализации неупругих деформаций. Кроме того, если

рассматривать вырез, как модель краевой трещины с затупленной вершиной, область локализации неупругих деформаций перед вырезом можно рассматривать как зону предразрушения перед вершиной трещины. Измерение прогиба осуществлялось по датчику перемещения подвижной траверсы испытательной установки, поскольку использование имеющегося внешнего экстензометра невозможно из-за наличия выреза на нижней стороне балки. Однако, поскольку остаточный прогиб измеряется при нагрузке, близкой к нулю, влияние жесткости системы на точность его измерения очень незначительна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карпов, Евгений Викторович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аннин Б.Д. Экспериментальное исследование пластических свойств материалов при сложном нагружении // механика твердого тела. Варшава: Гос. науч. изд-во, 1978. С. 347-351.

2. Аннин Б.Д. Циклическое деформирование в условиях сложного нагружения // Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии: Тр. Всесоюз. совещ., Киев, 1977. Киев: Наукова думка, 1978. С. 113-116

3. Аннин Б.Д., Баев Л.В., Кржечковский П.Г. и др. Прочность сред с полыми сферическими включениями при сложном напряженном состоянии // Тез. докл. II Всесоюз. симпоз. «Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии. Киев. 1984.

4. Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.

5. Аннин Б.Д., Баев Л.В., Давыда C.B. О прочности и деформировании сферопластиков при сложном напряженном состоянии // Третий Всесоюз. симпозиум «Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии». Житомир, 24-26 октября, 1989, Тез. докл. Ч. 1.С. 6.

6. Аннин Б.Д., Баев Л.В., Кржечковский П.Г. и др. Ползучесть и длительная прочность дисперсно-наполненных материалов и конструкций на их основе // Тез. докл. II Всесоюз. конф. «Ползучесть в конструкциях». Новосибирск 1984.

7. Аннин Б.Д., Данилов Н.С., Работнов Ю.Н. Машина на сложное нагруже-ние с автоматическим программированием напряженного состояния // Инж. журн. Механика твердого тела. 1966. № 6. С. 161-162.

8. Аннин Б.Д. Циклическое деформирование в условиях сложного нагружения // Прочность материалов и элементов конструкций при

сложном напряженном состоянии: Тр. Всесоюз. совещ., Киев, 1977. Киев: Наукова думка, 1978. С. 113-116.

9. Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.

10. Аннин Б.Д., Карпов Е.В., Демешкин А.Г., Различные механизмы разрушения сферопласта // Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. 2010. №52.

11. Астафьев В.И., Радаев Ю.Н., Степанова JI.B. Нелинейная механика разрушения. - Самара: Издательство "Самарский университет", 2001.

12. Атрошенко С.А., Кривошеев С.И., Петров Ю.В., Уткин A.A., Федоровский Г.Д. Разрушение сферопластика при статических и динамических нагрузках // Журнал технической физики, 2002. Т. 72. вып 12., С. 54-58.

13. Бабушкин A.B., Гордеев A.B. Экспериментальное исследование усталости порошкового структурно-неоднородного материала при двухосном (растяжение-кручение) нагружении // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2011. № 2. С. 48-52.

14. Баев Л.В., Малинин Н.И. Исследование ползучести оргстекла при совместном действии растяжения с кручением // Механика полимеров. Изд-во Зинатне, Рига, 1966. № 5. С. 671-677.

15. Баев Л.В., Коробейников С.Н. Выпучивание круговой цилиндрической оболочки из оргстекла при совместном действии крутящего момента и осевой силы // Механика полимеров. 1977. № 6. С. 1051-1057.

16. Баженов В.Г., Зефиров C.B., Крамарев Л.Н., Павлёнкова Е.В. Моделирование процессов деформирования и локализации пластических деформаций при кручении-растяжении тел вращения // Прикл. Математика и механика. 2008. Т. 72. Вып. 2. С. 342-350.

17. Баренблатт Г. И. О равновесных трещинах, образующихся при хрупком разрушении. Общие представления и гипотезы. Осесимметричные задачи // Прикл. матем. и механика. 1959. Т. 23. Вып. 3. С. 434-444.

18. Баренблатт Г. И. О равновесных трещинах, образующихся при хрупком разрушении. Прямолинейные трещины в плоских пластинах// Прикл. матем. и механика. 1959. Т. 23. Вып. 4. С. 706-721.

19. Баренблатт Г. И. О равновесных трещинах, образующихся при хрупком разрушении. Устойчивость изолированных трещин// Прикл. матем. и механика. 1959. Т. 23. Вып. 5. С. 893-900.

20. Берлин A.A., Шутов Ф.А. Упрочненные газонаполненные пластмассы -М.: Химия. 1980.

21. Большанина М. А., Панин В. Е. Скрытая энергия деформации/ Сб. статей: Исследования по физике твердого тела. М.: Изд-во АН СССР, 1957. С. 193-234.

22. Бондарь М.П. Влияние Si на структуру и свойства сплава Си-0,2%А1 после внутреннего окисления // Физика металлов и металловедения. 1969, Т. 27 №4, с.650-654.

23. Бондарь М.П. Тип локализации пластической деформации на контактах, определяющий образование связи // ФГВ, 1995, т.31, №5, С.122-128.

24. Бондарь М.П., Дмитриев А.И., Лукьянов А.Л. Динамические методы, как основа реализации связи на границе металл-композит // Междунар. конф. «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» 9-13 сентября 2013 г. Тезисы докладов. Томск: ИФПМ СО РАН, 2013.

25. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Мезокомпозиционный матерал Cu-TiB2: механические свойства, микроструктура, оптимизация состава // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4(4). С. 451-453.

26. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Влияние структуры основы на характеристики мезокомпозита, содержащего TiB2 // Физическая мезомеханика 2012. Т. 15, №3. С. 91-100.

27. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Мезокомпозитный материал cu-tib2: механизмы накопления повреждений при малоцикловом деформировании // Перспективные материалы 2012. №3. С. 56-65.

28. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Получение композитов на металлической основе, упрочненных наночастицами диборида титана // Прикл. механика и техн. физика. Новосибирск, 2014. Т. 55, № 1. С 40-56.

29. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Мезокомпозитный материал Cu-TiB2: механизмы накопления повреждений при малоцикловом деформировании // V Росс, науч.-техн. конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», 25-29 апреля 2011 г. Сб. трудов. Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2011. (CD).

30. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Оптимизация состава мезокомпозиционного материала Cu-TiB2 на основе исследования механических свойств и эволюции микроструктуры // Тез. докл. Междунар. Конф. По физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, 5-9 сентября 2011 г., Томск, Россия. - Томск: ИФПМ СО РАН, 2011. С. 52-53.

31. Бондарь М.П., Карпов Е.В. Основы устойчивости мезокомпозиционного материала при циклических нагрузках // Новые перспективные материалы и технологии их получения НМП-2010: Сб. науч. тр. V Международной научной конференции / Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2010. С. 121.

32. Бондарь М.П., Карпов Е.В., Мержиевский Л.А. Процессы накопления повреждений при деформировании мезокомпозита // Труды Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», 12-15 октября 2009 г., Москва, ИМЕТ РАН, с. 33.

33. Бондарь М.П., Карпов Е.В., Панин C.B., Гордовская И.В. Мезокомпозитный материал Си - TiB2: механические свойства // Перспективные материалы 2011. №4. С. 54-61.

34. Бондарь М.П., Карпов Е.В., Панин C.B., Степанова И.В. Оптимизация состава мезокомпозиционного материала с наноразмерными включениями на основе анализа его микроструктуры и механических свойств // Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ'10): сб. науч. тр. Международной научно-технической конференции / СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. С. 181.

35. Бондарь М.П., Карпов Е.В., Панин C.B., Степанова И.В. Мезокомпозит-ный материал Cu-TiB2: механические свойства // VI Всерос. конф. «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». Тез. докл. Екатеринбург, 2010. С. 27.

36. Бондарь М.П., Корчагин М.А., Ободовский Е.С. «Высокоэнергетические методы создания мезокомпозиционного материала с включенями, содержащими нанокристалические частицы» //ФГВ, 2010, т.46, №1, с. 126-131.

37. Бондарь М.П., Лукьянов Я.Л. Сварка взрывом металла с нанокомпозитом // Известия ВГТУ, сер. Сварка взрывом и свойства сварных соединений. Вып. 5. № 14 (101). 2012. С. 91-98.

38. Бондарь М.П. Мержиевский Л.А. Эволюция микроструктуры металла и условия локализации деформаций при высокоскоростном нагружении // ФГВ, 2006, т. 42, №3, С. 121-131.

39. Бондарь М.П Панин В.Е. Корчагин М.А. Ободовский Е.С. Панин С.В.Лукьянов Я.Л. Мезоструктурный материал с включениями, содержащими нано-кристаллические частицы, полученный квазидинамическим методом прессования.// Физическая Мезомеханика, 2008, т. 11, №6, с. 39-44.

40. Бондарь М.П., Панин C.B., Коваль A.B., Ободовский Е.С. Структурные уровни деформации внутреннеокисленной меди со слоистой внутренней структурой // Физическая мезомеханика. -2003. -Т. 6. -№2. -С. 77-90.

41. Бурдун Е.Т., Головченко Ю.Б. Исследование параметров акустической эмиссии при гидростатическом сжатии сферопластиков // Строительная

механика корабля: Сб. науч. тр. Николаев: Николаевский кораблестроительный институт. 1983. С. 59-62.

42. Бурдун Е.Т., Головченко Ю.Б., Кржечковский П.Г. Исследование процессов разрушения и деформирования синтактных пен при гидростатическом сжатии // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. «Проблемы научных исследований в области изучения и освоения мирового океана». Владивосток. 1983. С. 90.

43. Бурдун Е.Т., Головченко Ю.Б., Кржечковский П.Г. Применение метода акустической эмиссии для исследования процесса разрушения сферопластиков при гидростатическом сжатии // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. «Проблемы научных исследований в области изучения и освоения мирового океана». Владивосток. 1983. С. 96-97.

44. Бурдун Е.Т., Головченко Ю.Б., Радомысльский М.И. Влияние дефектов на напряженно-деформированное состояние сферопластика // Строительная механика корабля: Сб. науч. тр. Николаев: Николаевский кораблестроительный институт. 1990. С. 63-74.

45. Будрун Е.Т., Головченко Ю.Б., Радомысльский М.И. Напряженное состояние полого шарового включения, расположенного в упругой матрице вблизи сферической полости // строительная механика корабля: Сб. науч. тр./Николаев, кораблестроит. ин-т. - Николаев, 1987. С. 67-74.

46. Бурдун Е.Т., Радомысльский М.И., Титов Г.В., Чернышевич C.B. Изменение физико-механических свойств сферопластиков в эксплуатационных условиях // Соверш. техн. эксплуат. корпусов судов: Тез. докл. Всес. науч.-техн. конф., посвящ. 80-летию проф. А. Г. Архангородского, Калининград, окт., 1989. С. 59.

47. Бушманова О.П., Ревуженко А.Ф. О пластическом деформировании в условиях локализации сдвигов на дискретной системе линий // Физическая мезомеханика. 2002. Т. 5. № 3. С. 9-16.

48. Вакаяма К., Хаясида Т. Синтактные пеноматериалы // Кобунси (яп). 1973. V. 22. №2. р. 101-108.

49. Вакаяма К., Хаясида Т. Применение синтактных материалов в судостроении // Когаку кагаку (яп.). 1972. № 3. р. 31-35.

50. Ванин Г.А. Объемное упругое расширение среды с полыми сферическими включениями // Прикладная механика. 1980. № 7. С. 127— 129.]

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

52. Давыда С.В. Статическая прочность сферопласта // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр./ АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т гидродинамики. 1988. Вып. 87. С. 67-76.

53. Данилов В.И., Бочкарева A.B., Зуев Л.Б. Макролокализация деформации в материале с прерывистой текучестью // Физика металлов и металловедение. 2009. Т. 107. № 6. С. 660-667.

54. Данилов В.И., Зуев Л.Б., Болотина И.О., Загуменный A.A. Особенности локализации макродеформации субмикрокристаллического титана ВТ1-0 // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9, спец. выпуск. С. 91-94.

55. Демешкин А.Г., Карпов Е.В., Корнев В.М., Малоцикловая усталость образцов с краевой трещиной из сталей с разными степенями предварительного деформирования // Физическая мезомеханика 2009. Т. 12, № 3. С. 91-99.

56. Демешкин А.Г., Карпов Е.В., Корнев В.М. Накопление повреждений в образцах с краевой трещиной в зоне предразрушения при нестационарном малоцикловом нагружении // Известия РАН. Механика твердого тела. 2011. № 4. С. 141-154

57. Дерибас А. А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Издательство «Наука» Сибирское отделение, Новосибирск. - 1980. 220 с.

58. Дмитриенко Ю.И., Кашкаров А.И. Расчет эффективных характеристик композитов с периодической структурой методом конечных элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки, 2002, № 2, С. 95108.

59. Дмитриенко Ю.И., Сборщиков C.B., Соколов А.П., Гафаров Б.Р., Садовничий Д.Н. Численное и экспериментальное моделирование прочностных характеристик сферопластиков // Композиты и наноструктуры. 2013. № 3. С. 35-51.

60. Жигалкин В.М., Усольцева О.М., Бабичев A.B., Чанышев А.И. Закономерности упругопластического деформирования стали при сложных нагружениях, сопровождаемых частичными разгрузками // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8, № 2. С. 19-25.

61. Захаренко И.Д. Сварка металлов взрывом Мн.: Навука i тэхшка, 1990. 205 с.

62. Зубчанинов В.Г., Гультяев В.И. Экспериментальное исследование устойчивости оболочек при сложном нагружении и разгружении материала // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2011. № 10. С. 21-24.

63. Зуев Л.Б., Баранникова С.А. О волновом характере макроскопической локализации пластической деформации металлов // Вестник Пермского государственного технического университета. Механка. 20011. № 2. С. 42-63

64. Зуев Л.Б., Данилов В.И. Новая модель деформации и разрушения кристаллических твердых тел в диапазоне от нано- до монокристаллом // Химическая физика и мезоскопия. 2011. Т. 13, № 4. С. 544-553.

65. Зуев Л.Б., Данилов В.И. Медленные автоволновые процессы при деформации твердых тел // Физическая мезомеханика. 2003. Т. 6, № 1. С. 75-94.

66. Иванова B.C., Шанявский A.A. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия. 1988.

67. Карпов Е.В. Концентрация напряжений и особенности разрушения в сплошном сферопластовом цилиндре, ослабленном поперечным цилиндрическим вырезом // Новосибирск: Ин-т. гидродинамики. Динамика сплошной среды. 2001. Вып. 118.

68. Карпов Е.В. Разрушение сферопластовых образцов с различными типами концентраторов напряжений // Прикл. механика и техн. физика. Новосибирск, 2002. Т. 43, № 4.

69. Карпов Е.В. Деформирование и разрушение сферопласта в условиях малоциклового нагружения при различных температурах // Прикл. математика и техн. физика. 2009. Т. 50, № 1. С. 197-204.

70. Карпов Е.В., Бондарь М.П. Влияние состояния матрицы и межфазного • взаимодействия на макромеханические свойства композита // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 1. С. 58-64.

71. Карпов Е.В., Демешкин А.Г., Корнев В.М. Описание накопления повреждений при стационарном малоцикловом нагружении балки с поперечным разрезом // IV Росс, науч.-техн. конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», 26-28 мая 2009 г. Тезисы докладов. Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2009. С. 96.

72. Карпов Е.В., Ларичкин А.Ю. Влияние осевого сжатия и крутящего момента на локализацию деформаций и разрушение при сложном циклическом нагружении стержней из оргстекла // Прикл. механика и техн. физика. Новосибирск, 2014. Т. 55, № 1. С. 115-126.

73. Карпов Е.В., Корнев В.М., Демешкин А.Г. Накопление повреждений в образцах с трещиной в зоне пластического деформирования при нестационарном малоцикловом нагружении // СО: V Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». Екатеринбург, 2008. Сборник статей.

74. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Изд-во «Наука». 1969.

75. Клевцов Г.В. Пластические зоны и диагностика разрушения металлических материалов. М.:МИССИС. 1999.

76. Корнев В. М. Двухмасштабная модель малоцикловой усталости. Переход от квазивязкого разрушения к хрупкому // Деформация и разрушение материалов. 2008, № 2, С. 2-11.

77. Корнев В. М. Распределение напряжений и раскрытие трещин в зоне предразрушения (подход Нейбера-Новожилова) // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 3. С. 53-62.

78. Корнев В.М., Карпов Е.В., Демешкин А.Г. Накопление повреждений в образцах с трещиной в зоне пластического деформирования при нестационарном малоцикловом нагружении // СБ: V Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». Екатеринбург, 2008. Сборник статей.

79. Корнев В.М., Карпов Е.В., Демешкин А.Г. Взаимосвязь разрушения с накоплением повреждений в зоне предразрушения при малоцикловом нагружении // V Росс, науч.-техн. конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», 25-29 апреля 2011 г. Сб. трудов. Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2011. (СБ).

80. Коттрел А. Теория дислокаций. М.: Изд-во «мир». 1969. 96 с.

81. Коцаньда Ст. Усталостное растрескивание металлов. Пер. с польск. / Под ред. С. Я. Яремы. М.: Металлургия, 1990. 623 с.

82. Красникова Т.В., Петриленкова Е.Б. Пеноматериалы на основе полимерных связующих и микросфер - Л.: ЛДНТП. 1971. 23 С.

83. Кржечковский П.И. Микромеханика деформирования и разрушения сферопластиков. Докт. диссер. Николаев, 1991.

84. Кржечковский П.Г. Об определении упругих и прочностных характеристик композитного материала на основе полых сферических включений // Проблемы прочности. 1979. № 3. С. 37—40.

85. Кржечковский П.Г. Об определении упругих постоянных композитов на основе полых сферических включений // Проблемы прочности. 1981. Т. 9. С. 58-61.

86. Кржечковский П.Г. Об определении эффективных модулей композитов на основе полых сферических включений // Проблемы прочности. 1981. №2. С. 58-61.

87. Кржечковский П.Г., Никитин В.А., Сазонов И.А. Деформативность и длительная прочность сферопластика со сферическими полостями при действии внешнего гидростатического давления // Новые способы получения газонаполненных полимеров и области их применения: Тр. II Всесоюз. совещ. Владимир: ВНИИСС, 1978. С. 167-168.

88. Кржечковский П.Г., Павлищев В.И. Приведенные упругие характеристики полых сферических наполнителей // Строительная механика корабля: Сб. науч. тр. Николаев: Николаевский кораблестроительный институт. 1983. С. 70-77.

89. Кржечковский П.Г., Ярош B.C. Экспериментально-теоретическое определение механических характеристик структурно-неоднородных полимерных материалов // Сб. науч. тр. Николаев: Николаевский кораблестроительный институт. 1975. Вып. 98. С. 82-87.

90. Лавренюк В.Г., Телегин В.А. Упругие постоянные низконаполненного композита // Сб. науч. тр. Николаев: Николаевский кораблестроительный институт. 1975. Вып. 125. С. 123-134.

91. Лавренюк В.Г., Телегин В.А. Местные напряжения вокруг подкрепленной сферической полости. Упругие постоянные низконаполненного композита // Тр./ Николаев, кораблестроит. ин-т. 1977, Вып. 125. С. 115-134.

92. Лавренюк В.Г., Ярош B.C. Механические свойства сферопластиков при различном наполнении // В кн. Новые способы получения и области применения газонаполненных полимеров. Черкассы. 1982. С. 72-75.

93. Леонов М. Я., Панасюк В. В. Развитие мельчайших трещин в твердом теле//Прикладная механика. 1959. Т. 5. №4. С. 391-401.

94. Махутов H.A., Бурак М.И., Гаденин М.М. Механика малоциклового разрушениям.: Наука, 1986. - 264 с.

95. Мошев В.В., Свистков А.Л., Гаришин O.K., Евлампиева С.Е., Роговой A.A., Ковров В.Н., Комар Л.А., Голотина Л.А., Кожевникова Л.Л.

Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов. - Екатеринбург: УрО РАН, 1997.

96. Нариманова Г.Н., Зуев Л.Б., Данилов В.И., Нариманов Р.К. Исследование пластического течения в зоне трещины при деформации малоуглеродистой стали // Вестник ТГУ. 2000. Т. 5. Вып. 2-3. С. 260262.

97. Никитенко А.Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. - Новосибирск. Изд-во Ин-та гидродинамики СО РАН и НГАСУ, 1997.-278 с.

98. Новожилов В. В., Кадашевич Ю. И. Микронапряжения в конструкционных материалах. Л.: Машиностроение, 1990. 223 с.

99. Панин В.Е., Строкотов Р.Д. Динамика мезоскопической структуры и сверхпластичность аустенитных сплавов и сталей //в кн. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск, «Наука» Сибирская издательская фирма РАН, 1995, т.1, С. 208-241.

100. Полетика Т.М., Колосов C.B., Нариманова Г.Н., Зуев Л.Б. Локализация пластического течения в циркониевых сплавах для ядерной энергетики // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7, Спец. Выпуск. Ч. 2. С. 227-230.

lOl.liblll Полилов А.Н., Татусь H.A. Экспериментальное обоснование критериев прочности волокнистых композитов, проявляющих направленных характер разрушения // Вестник ПНИПУ: Механика. 2012. №2. С. 140-166.

102. Полилов А.Н., Татусь H.A. Энергетические критерии расслоения полимерных волокнистых композитов (ПКМ) // Вестник ПНИПУ: Механика. 2012. №3. С. 176-203.

103. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. Москва, изд. Металлургия, 1982, с.547-578.

104. Романив О.Н., Ярема, С.Я., Никифорчин, Г.Н., Махутов, H.A., Стадник, М.М. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных

материалов, т. 4, 1990. Механика разрушения и прочность материалов: В 4 т. Киев: Наукова думка. 680 с.

105. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. М. «Наука». 1988. 280 с.

106. Де Рунтц М.Л., Хоффман О. Статическая прочность синтактических пенопластов // Тр. Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Е. Приклад, механика. 1969. т. 36. №3. С. 181-189.

107. Сафонов И.В., Третьяков М.П., Вильдеман В. Э. Экспериментальное исследование усталостной долговечности алюминиевого сплава при растяжении с кручением // Вестник ПНИПУ. Механика. 2013. № 2. С. 124-132.

108. Стрельникова A.B., Зуев Л.Б., Данилов В.И. Макролокализация пластического течения при деформировании и разрушении дуралюмина // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9, Спец. Выпуск. С. 87-90.

109. Телегин В.А., Валуйских В.П. Алгоритмы и программы расчета напряжений в поропластах // В кн. Новые способы получения и области применения газонаполненных полимеров. Черкассы. 1982. С. 72-75.

110. Телегин В.А., Филянов Е.М., Петриленкова Е.Б. Исследование прочности сферопластиков // Механика композитных материалов. 1979. № 1. С. 73-78.

111. Тихомиров В.М. Рост трещины при знакопеременном цикле нагружения // Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 49. № 5 (291). С. 190-198.

112. Тихомиров В.М., Суровин П.Г. Развитие усталостных трещин смешанного типа в образцах из стали // Прикладная механика и техническая физика. 2004. Т. 45. № 1. С. 135-142.

113. Трощенко В.Т., Покровский В.В., Прокопенко A.B. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении. Киев: Наук, думка. 1987. 256 с.

114. Фридель Ж. Дислокации. М.: Изд-во «Мир». 1967. 644 с.

115. Шанявский A.A. Ротационная неустойчивость деформации и разрушения металлов при распространении усталостных трещин на мезоскопическом масштабном уровне. I. Процессы пластической деформации в вершине трещины // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4, 1.С. 81-95.

116. Шанявский A.A. Ротационная неустойчивость деформации и разрушения металлов при распространении усталостных трещин на мезоскопическом масштабном уровне. II. Механизмы разрушения // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4, 1. С. 81-95.

117. НЬО12 Шанявский A.A. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Синергетика в инженерных приложениях. - Уфа. Изд-во научно-техн. лит. «Монография», 2003. - 802 с.

118. Шанявский A.A. Модели зарождения и развития усталостного разрушения под поверхностью металлов // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 179. С. 32-44.

119. Шанявский A.A. Моделирование усталостных разрушений металлов. Синергетика в авиации. Уфа. Изд-во научно-техн. лит. "Монография", 2007. 498 с.

120. Шанявский A.A., Артамонов М.А. Предел усталости и выносливости как характеристики материала или элемента конструкции с позиций синергетики // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9, Спец. Выпуск. С. 87-90.

121.Шкиренко C.B. Напряженно-деформированное состояние трубобетонных элементов при кручении и кручении с изгибом. Диссер. на соискание степени к.т.н. Полтава. 1992.

122. Шлянников В.Н. Смешанные моды развития трещин при сложном напряженном состоянии (обзор) // Завод, лаб. 1990. Т. 56. № 6. С. 77-90.

123. Шлянников В.Н. Траектория развития криволинейных трещин в алюминиевых сплавах при двухосном циклическом нагружении // Проблемы прочности. 1991. № 6.

124. Шлянников В.Н., Туманов А.В. Развитие поверхностных трещин при циклическом растяжении и изгибе // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 10. С.

125. Шнейберг A.M., Михаленко Ф.П., Щербатов Д.А. Экспериментальные исследования предельной пластичности при осадке без кручения и с кручением // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2012. № 1. 18-24.

126. Филянов Е.М. Влияние наполнителя на температуру стеклования эпоксидного связующего и ее связь со свойствами наполненного полимера // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 1978. Т. 20., № 8. С. 1845-1848.

127. Филянов Е.М., Красникова Т.Ф., Тараканов О.Г. Изучение возможности получения композиционного материала холодного отверждения // Механика полимеров. 1975. № 6. С. 11-28.

128. Эшби М.Ф. О напряжении Орована. //кн.Физика прочности и пластичности. М. Металлургия, 1972, с. 88-107.

129. Abdizadeh Н., Baharvandi H.R., Shirvani Moghaddam R. Comparing the effect of processing temperature on microstructure and mechanical behavior of (ZrSi04 or TiB2)/aluminum composites // Material Science and Engineering: A, V. 498, Issues 1-2, December 2008, P. 53-58.

130. Annin B.D., Karpov E.V., Demeshkin A.G., Kornev V.M. Damage accumulation in non-stationary low-cyclic loading of specimens with stress concentrators // Assesment of Reliability of Materials and Structures: Problems and Solutions: Proceedings of the Intern. Conference. SPb.: Polytechnic University Publishing, 2008. p. 158-161.

131.Bondar M.P., Karpov E.V., Korchagin M.A., Obodovsky E.S., Lukyanov Y.L. Creation of Mesostructural Material with Nanocrystalline Inclusions of Titanium Diboride by Quasidynamic Method// Journal of Materials Science and Engineering ISSN 1934-8959, USA, 2010, v.4, № 3, P. 52-56.

132. Broek D. Some contribitions of electron fractography to the theory of fracture // Int. Metallurg. Revs. 1974. T. 19. P. 135-182.

133. Coffin L.F., Jr. and Schenectady, N.Y. A Study of the effects of cyclic thermal stresses on a ductile metal // Transations of the ASME. 1954. V. 76. N6. P. 931-950.

134. Debdas R., Bikramjit B., Amitava B. M., Manoj Kumar B.V., Sumit G. Understanding the unlubricated friction and wear behavior of Fe-aluminide reinforced Al-based in-situ metal-matrix composite // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 37, Issue 9, September 2006, Pages 1464-1472.

135. Dugdale D. S. Yielding of steel sheets containing slits// J. Mech. Phys. Solids. 1960. V. 8. No. 2. P. 100-104.

136. Forsyth P.J. E., Ryder D.A. Fatigue fracture: some results determined from the microscopic examination of crack surfaces // Aircraft Eng. 1960. V. 32, N 347. P. 96-99.

137. Hanh G. T., Rosenfield A. R. Local yielding and extension of crack under plane stress // Acta Met. 1969. V. 13. P. 292-306.

138. Janson J. Dugdale-crack in a material with continuous damage formation// Engn. Fracture Mechanics. 1977. V. 9. P. 891-899.

139. Kornev V.M. Two-scale model of low-cycle fatigue. Embrittlement of pre-fracture zone material // Procedia Engineering. 2010. Vol. 2. № 1. P. 453-463.

140. Kornev V., Karpov E., Demeshkin A. Damage accumulation in the pre-fracture zone under low-cyclic loading of specimens with the edge crack // Procedia Engineering. 2010. Vol. 2. № 1. P. 465-474.

141. Kornev V.M., Karpov E.V., Demeshkin A.G. Interrelation between failure and damage accumulation in the pre-fracture zone under low-cycling loading // in book Recent Trends in Casting,Welding and Degradation of Aluminium Alloys. ISBN 978-953-307-734-5. Book edited by: Prof. Dr. Zaki Ahmad C. Eng (UK), F.I.M.M.M (UK), King Fahad University Of Petroleum and Minerals, Dhahran, Saudi Arabia. 2011. P. 407-422.

142. Kornev V., Karpov E., Demeshkin A. Damage accumulation in the pre-fracture zone under low-cyclic loading of specimens with the edge crack // FATIGUE 2010. 10-th International Fatigue Congress , June 6-11, 2010, Prague, Czech Republic. Book of Abstracts. P. 299.

143. Krehnzke M.A., Kiernan T.I. Advanced syntactic foams for deep submergence. In: The decade ahead 1970-1980. Marine technology, 1969, Soc. MTS Conf. P. 531-556.

144. Kyung T. K., Seungii C., Seong H. H., Soon H. Microstructures and tensile behavior of carbon nanotube reinforsed Cu matrix nanocomposites // Material Science and Engineering: A, V. 471, Issues 1-2, December 2007, P. 22-27.

145. Laird C. The influence of metallurgical structure on the mechanism of fatigure crack propagation // Fatigue Crack Propagation, ASTM STP 415; Am. Soc. Testing Mats. 1967. P. 131-168.

146. Laird C. and Smith, G.C. Crack propagation in high stress fatigue // The Philosophical Magazine, A. Journal of Theor. Experim. and Aplied Physics. 1962. V. 7. N77. P. 847-857.

147. Li Y., Zhao Y.H., Ortalan V., Liu W., Zhang Z.H., Vogt R.G., Browning N.D., Lavernia E.J., Schoenung J.M. Investigation of aluminum-based nanocomposites with ultra-high strength // Materials Science and Engineering A, V. 527 (2009), P. 305-316.

148. Liu Y.Q., Cong H.T., Wang W., Sun C.H., Cheng H.M. A1N nanoparticle-reinforced nanocrystalline A1 matrix composites // Fabrication and mechanical properties Materials Science and Engineering A: V. 505, Issues 12, (15 April 2009) P. 151-156.

149. Meyers M. A. Mechanical properties of nanocrystalline materials //Progress in Materials Science. Elsevier, 51, (2006), p. 427-566

150. Meyn D.A. The nature of fatigue crack propagation in air and vacuum for 2024 aluminium // Trans. ASM. 1968. T. 61, N1. P. 52-61.

151. Mou Y., Han R. P. S. Damage zones based on Dugdale model for materials// Int. J. of Fracture. 1995. V. 68. P. 245.

152. Mou Y., Han R. P. S. Damage zones in strain-hardening materials// Mech. Materials. 1996. V. 2. P. 131-147.

153.Narkis M., Puterman N., Kenig S. Syntactic foams II. Preparation and characterization of three-phase systems // J. Cell. Plast., 1980. November-December. P. 326-330.

154. De Runtz J.A. Micromechanics and macromechanics of syntactic foams // Proc. of Int. Conf. of struct., Southgampton, 1969. P. 405-420.

155. Tai W. H. Plastic damage and ductile fracture in mild steels// Engn. Fracture Mechanics. 1990. V. 37. P. 853.

156. Schubert Th, Brendel A., Schmid K., Koeck Th., Ciupinski L., Zielinski W., WeiBgarber T. and Kieback B.. Interfacial design of Cu-based composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications. // Materials Science and Engineering: A, Volume 475, Issues 1-2, 25 February 2008, p. 39-44.

157. Torralba J. M., Velasco F., Costa C. E., Vergara I., Caceres D. Mechanical behaviour of the interphase between matrix and reinforcement of A1 2014 matrix composites reinforced with (Ni3Al)p // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 33, Issue 3, March 2002, p. 427-434.

158. Winterbottom W.L. Equilibrium shape of a small particle in contact with a foreigen substrate //Acta Met. 1967, v. 15, N2, p.303

159. Yuying W., Xiangfa L., Junqing Z., Jingyu Q., Chong L. In situ formation of nano-scale Cu-Cu20 composites // Materials Science and Engineering: A V. 527, Issue 6, (15 March 2010) P. 1544-1547.