Прогнозирование долговечности титановых и алюминиевых сплавов при фреттинг-усталости по различным критериям роста трещины. Сообщение 1. Экспериментальные и расчетные методики

Abstract

На основі аналізу сучасних методик дослідження фретинг-втоми та результатів опису багатостадійного росту втомних тріщин у зоні фретинга з позицій механіки руйнування удосконалено розрахунково-експериментальну методику, раніше запропоновану автором. Методика дозволяє прогнозувати поточні значення кута та швидкості розвитку тріщини у приповерхневих шарах матеріалу в умовах фретинга з використанням розрахункових коефіцієнтів інтенсивності напружень KI , KII для контактних і об’ємних навантажень та експериментальних діаграм тріщиностійкості за типом KI та (чи) KII. Виконано порівняльний аналіз різних методик побудови діаграм тріщиностійкості за типом KI і KII, наведено результати для алюмінієвих сплавів АМг6Н, Al 7075-T6 та титанового сплаву ВТ9. Проілюстровано, що для цих сплавів початкова стадія росту тріщини фретинг-втоми може мати місце у площині максимальних дотичних напружень за механізмом зсуву або у площині максимальних напружень розтягу за механізмом відриву згідно з двопараметричним критерієм Оцукі або емпіричним критерієм Річарда.

На основании анализа современных методик исследования фреттинг-усталости и результатов описания многостадийного роста усталостных трещин в зоне фреттинга с позиций механики разрушения усовершенствована расчетно-экспериментальная методика, предложенная ранее автором. Методика позволяет прогнозировать текущие значения угла развития трещины и ее скорость в приповерхностных слоях материала при фреттинге с исполь- зованием расчетных коэффициентов интенсивности напряжений KI и KII для контактных и объемных нагрузок,а также экспериментальных диаграмм трещиностойкости по типу KI и (или) KII. Выполнен сравнительный анализ различных методик построения диаграмм трещиностойкости по типу KI и KII и приведены результаты для алюминиевых сплавов АМг6Н, Al 7075-T6, а также титанового сплава ВТ9. Показано, что в указанных сплавах начальная стадия роста трещины фреттинг-усталости может наблюдаться в плоскости максимальных касательных напряжений по механизму сдвига или в плоскости максимальных растягивающих напряжений по механизму отрыва согласно двупараметрическому критерию Оцуки или эмпирическому критерию Ричарда.