DOI 10.24411/1683-805X-2018-16015

 

УДК 539.388.1, 539.431, 539.42

 

В работе проведено исследование кинетики роста усталостных трещин в сплавах алюминия АМг6 и Д16Т в режиме гигацикловой усталости при предварительном динамическом деформировании. Актуальность постановки определяется важными приложениями - оценкой ресурса материалов и элементов конструкций авиационных газотурбинных двигателей в условиях полетного цикла при случайных динамических воздействиях. Предварительное нагружение образцов осуществлялось динамическим растяжением на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского при скоростях деформации до ~10³ c^-1, при последующем гигацикловом нагружении на ультразвуковой испытательной машине Shimadzu USF-2000 и количественном анализе фрактографии изломов на основе данных профилометрии и сканирующей электронной микроскопии. В работе предложено оригинальное кинетическое уравнение, устанавливающее связь между скоростью роста усталостной трещины, изменением коэффициента интенсивности напряжений и масштабными инвариантами, характеризующими коррелированное поведение дефектов различных структурных уровней. Показана связь параметров кинетического уравнения (показателей степени в обобщенном законе Пэриса) с масштабными инвариантами дефектных структур, формирующих рельеф поверхности разрушения в процессе гигациклового нагружения. Морфология поверхности трещин разрушения алюминиево-магниевого сплава АМг6 при предварительном динамическом нагружении и последующем гигацикловом нагружении исследовалась методом мультифрактального анализа флуктуаций с исключенным наклоном. Установлено, что переход от стадии формирования области локализованного деформирования «fish-eye» происходит за счет формирования очагов разрушения и сопровождается качественной сменой нелинейной динамики системы - переходом от монофрактальной к мультифрактальной динамике, что характеризуется расширением мультифрактального спектра на завершающей стадии роста трещины, приводящей к макроразрушению.

Ключевые слова: разрушение, гигацикловая усталость, скейлинг, морфология поверхности, мультифрактальный анализ, уравнение Пэриса, кинетика роста трещины

 

В.А. Оборин, Ю.В. Баяндин, Д.А. Билалов, М.А. Соковиков, В.В. Чудинов, О.Б. Наймарк  Автомодельные закономерности развития поврежденности и оценка надежности сплавов АМг6 и Д16Т при комбинированном динамическом и гигацикловом нагружении // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 6. - С. 135-145