Экспериментальные исследования высокотемпературной ползучести титанового сплава ВТ6 в условиях сложного напряженного состояния под воздействием агрессивной среды

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приводятся результаты экспериментальных исследований высокотемпературной ползучести и длительной прочности в условиях одноосного и сложного напряженно-деформированного состояния: одноосное растяжение, кручение и их совместное действие.

Испытания проведены на лабораторных трубчатых образцах из материала ВТ6 при температуре 600\(\,^\circ\)C в состоянии поставки и в условиях воздействия агрессивной среды путем предварительного наводораживания лабораторных образцов с различной концентрацией водорода по массе \(\mathrm{C}_m\) равной 0.15 % и 0.3 %.

Представлена экспериментальная информация для построения материальных параметров и скалярных функций модели термоползучести с изотропно-кинематическим упрочнением, полученная из базовых экспериментов по определению: начального радиуса поверхности ползучести нулевого уровня (нулевая скорость ползучести); веера кривых ползучести при разных уровнях задаваемых напряжений с получением характеристик третьего участка на диаграмме ползучести, предшествующего разрушению образца при фиксированной температуре на заданном временном интервале; кривых ползучести при кручении до момента потери устойчивости в рабочей части образца. По результатам испытаний на одноосное нагружение выбрано два уровня интенсивности напряжений, при различном сочетании которых проведены эксперименты в условиях сложного нагружения.

Приводятся результаты экспериментальных исследований высокотемпературной ползучести и длительной прочности при нескольких различных программах изотермического нагружения в условиях сложного напряженно-деформированного состояния для образцов из сплава ВТ6 в состоянии поставки в условиях воздействия агрессивной среды. Полученная экспериментальная информация позволяет определить необходимые материальные параметры и провести верификацию используемой математической модели термоползучести.

Об авторах

Леонид Александрович Игумнов

Самарский государственный технический университет;
Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского

Email: igumnov@mech.unn.ru
ORCID iD: 0000-0003-3035-0119
SPIN-код: 1722-9667
Scopus Author ID: 14121358200
ResearcherId: E-3487-2014
http://www.mathnet.ru/person143791

доктор физико-математических наук, профессор; ведущий научный сотрудник1; каф. прикладной математики и информатики; главный научный сотрудник; лаб. моделирования физико-механических процессов2

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 6

Дмитрий Александрович Казаков

Самарский государственный технический университет;
Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского

Email: kazakov@mech.unn.ru
ORCID iD: 0000-0002-9316-4105
SPIN-код: 6225-3268
Scopus Author ID: 7007110190
ResearcherId: J-4288-2017
http://www.mathnet.ru/person175252

кандидат технических наук; научный сотрудник; каф. прикладной математики и информатики1; научный сотрудник; лаб. физико-механических испытаний материалов2

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 6

Денис Николаевич Шишулин

Самарский государственный технический университет;
Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского

Email: shishulindn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6527-557X
Scopus Author ID: 54384303100
http://www.mathnet.ru/person175253

кандидат технических наук; научный сотрудник; каф. прикладной математики и информатики1; научный сотрудник; лаб. физико-механических испытаний материалов2

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 6

Иван Александрович Модин

Самарский государственный технический университет;
Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского

Email: mianet@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3561-4606
SPIN-код: 4839-8129
Scopus Author ID: 57192279101
ResearcherId: E-9088-2019
http://www.mathnet.ru/person138504

кандидат технических наук; научный сотрудник; каф. прикладной математики и информатики1; научный сотрудник; лаб. моделирования физико-механических процессов2

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 6

Дмитрий Владимирович Жегалов

Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhegalov@mech.unn.ru
ORCID iD: 0000-0002-7282-598X
SPIN-код: 4067-1748
Scopus Author ID: 38362786600
http://www.mathnet.ru/person175254

кандидат технических наук; старший научный сотрудник; лаб. проблем прочности, динамики и ресурса2

Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус 6

Список литературы

  1. Волков И. А., Игумнов Л. А., Казаков Д. А., Шишулин Д. Н., Тарасов И. С. Уравнения состояния нестационарной ползучести при сложном нагружении // ПМТФ, 2018. № 3. С. 191–202. https://doi.org/10.15372/PMTF20180320.
  2. Волков И. А., Игумнов Л. А., Тарасов И. С., Шишулин Д. Н., Сметанин И. В. Оценка длительной прочности элементов конструкций при термомеханическом нагружении // Проблемы прочности и пластичности, 2018. Т. 80, № 4. С. 495–512. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2018-80-4-494-512.
  3. Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.
  4. Волков И. А., Игумнов Л. А., Казаков Д. А., Миронов А. А., Тарасов И. С., Шишулин Д. Н., Сметанин И. В. Модель поврежденной среды для описания длительной прочности конструкционных материалов (металлов и их сплавов) // Проблемы прочности и пластичности, 2017. Т. 79, № 3. С. 285–300. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2017-79-3-285-300.
  5. Бондарь В. С., Абашев Д. Р., Петров В. К. Сравнительный анализ вариантов теорий пластичности при циклических нагружениях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, 2017. № 2. С. 23–44. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2017.2.02.
  6. Ohashi Y., Kawai M., Kaito T. Inelastic behavior of type 316 stainless steel under multiaxial nonproportional cyclic stressings at elevated temperature // J. Eng. Mater. Technol., 1985. vol. 107, no. 2. pp. 101–109. https://doi.org/10.1115/1.3225781.
  7. Murakami S., Imaizumi T. Mechanical description of creep damage state and its experimental verification // J. Mec. Theor. Appl., 1982. vol. 1, no. 5. pp. 743–761.
  8. Gorokhov V., Kazakov D., Kapustin S., Churilov Y. Simulation of fracture of heat-resistant alloys under creep and neutron irradiation conditions // Procedia Structural Integrity, 2020. no. 28. pp. 1416–1425. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.10.114.
  9. Rabotnov Yu. N. Creep problems in structural members. Amsterdam, London: North-Holland Publ., 1969. xiv+822 pp.
  10. Радченко В. П., Еремин Ю. А. Реологическое деформирование и разрушение материалов и элементов конструкций. М.: Машиностроение-1, 2004. 263 с.
  11. Murakami S., Ohno N. A constitutive equation of creep based on the concept of a creep-hardening surface // Int. J. Solids Struct., 1982. vol. 18, no. 7. pp. 597–609. https://doi.org/10.1016/0020-7683(82)90042-7.
  12. Igumnov L. A., Vlasov S. Y., Kazakov D. A., Zhegalov D. V., Modin I. A. Experimental studies of elastic-plastic deformation of structural materials under conditions of triaxial loading / Multiscale Solid Mechanics / Advanced Structured Materials, 141. Cham: Springer, 2021. pp. 203–212. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54928-2_16.
  13. А. В. Кочетков, Н. В. Леонтьев, И. А. Модин, А. О. Савихин Исследование деформационных и прочностных свойств металлических плетеных сеток // Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех., 2018. № 52. С. 53–62. https://doi.org/10.17223/19988621/52/6.
  14. Modin I. A., Kochetkov A. V., Leontiev N. V. Numerical simulation of quasistatic and dynamic compression of a granular layer // AIP Conference Proceedings, 2019. vol. 2116, 270003. https://doi.org/10.1063/1.5114277.
  15. Balandin V. V., Kochetkov A. V., Krylov S. V., Modin I. A. Numerical and experimental study of the penetration of a package of woven metal grid by a steel ball // J. Phys.: Conf. Ser., 2019. vol. 1214, 012004. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1214/1/012004.
  16. Казаков Д. А., Капустин С. А., Коротких Ю. Г. Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов и конструкций. Н. Новгород: Нижегородск. гос. ун-т, 1999. 226 с.
  17. Волков И. А., Коротких Ю. Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. М.: Физматлит, 2008. 424 с.
  18. Капустин С. А., Горохов В. А., Чурилов Ю. А. Численное моделирование процесса разрушения экспериментального образца с концентратором в условиях плоского изгиба // Проблемы машиностроения и надежности машин, 2010. № 6. С. 47–53.
  19. Волков И. А., Игумнов Л. А., Коротких Ю. Г., Казаков Д. А., Емельянов А. А., Тарасов И. С., Гусева М. А. Программная реализация процессов вязкопластического деформирования и накопления повреждений в конструкционных сплавах при термомеханическом нагружении // Проблемы прочности и пластичности, 2016. Т. 78, № 2. С. 188–207. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2016-78-2-188-207.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах