автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Иэменение микротвердости алюминиевого сплава Д16 -Т в процессе усталости

М1Н1С:ТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРЯ1НИ чКи1вський мшнародний утверситет 1 цив1льно! ав1ац!1

Кабесар Моралвс Ддр1ан Хосе

эгинп М1НР0ТВЕРП0СТ1 ялкшшевого

СГМЯВУ Д16-Т У ПРОЦЕС1 ВТОМИ

и5.02.09 - динам 1 на, м1цн1сть машин, прилад1в та апаратури

Лвторвферат

дисертаци на зйобуття наунового ступени кандидата техншних науи

Ки1в 1998

Дисерташя в рукописом

Робот/ винонано у КиХвсьному м1 «народному ун1вер ситат! цив1льно1 ав1аци.

Науковий кер1вник:

кандидат техн!чних наук, професор КМУЦЯ Радченио О;X.

0фЩ1йн1 опонвнти:

донтор техн1чних наук, професор Житомирського 1нжвнврно-технолог1ЧНОГо 1нституту Гравар I.Г,

нандидат твхн1чних наук, доцент КМУЦЯ Кданович М.П.

Пров1дна орган1аац1я - Хнститут мвхан1ни

НЯН Унрахни, м.Ких в

Захист вХдвудвться 'Ж "вересня 1998 р. о 13.00 годин 1 на яас1данн1 спещал 1 зовано1 вчвно! ради К 01.33.06 в Ки1всьному мИнароднону ун1верситет1 цив1льно1 вв1ац11.

232058, м.КиХВ~38, проспект Комарова,1, ауд.11.227.

3 дисертаЩсю можна овнайомитися в наунов1й 616 л 1 отец 1 КиХвсьного минародного ун1вврситвту цив1/)ь~ нох авюци.

Автореферат роя(слано

Вчяний сенретар спец1ал1вовано1 вченох рад кандидат техншних наук

г

ЭЯГДЛЬНЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

На всIX етапах розвитну техн1ки, особливо ав1-аи1йно1, атома -члишасться одн1ск> а головних причин аиникиення в!дмов, авар1й 1 катастроф.

Пр' Г>лвма втоми ав!ац1йних нонструнШй мае вели-ЧО9Н0 аначення а яв'яаку а тин, шо при створенн! 1 експлуатаци пасаяирського пов1тряного судна необх1д-но анайти оптимальна р1швння двох антагошетичних аа-дач: забезпечення ааданого р|вня безпеки 1 високоХ ононом1чно1 ефективност!.

Незвавючи на велик! усп1хи у вивченн1 за).оном1р-ностей втоми мета/11 в 1 роавитон технолог 1чних прий-ом1в п1двищення витривалост! матер1ал!в 1 нонструнШй, к1льк1сть руйнувань по причин! втоми по-давньому значна. Цэ пояснюеться ускладненням умов енсплуата-Ц1Х, полшшенням засоб1в роарахунку на статичну М1ц-нють < амекшенням запас!в мшностО, шдвишенням р1г-Н1в цикл 1 чних навантажень, диочих на конструкшю в нормальних умовах експлуаташ I, впливом агресивного навколишнього середовша 1 1ншими факторами.

Багатор1чний досв!д показав, шо спроби прогнозу-вання довгов1чкгост1 при втом1 конструншй за допомо-гою спрощених валежностея, як1 на враховують ф1зичну природу втоми, конструнтивно-технолопчних 1 експлуатац 1йних фактор1в, не доаволяють отримати достатню

ТОЧН1СТЬ. Цв ОСОбЛИВО Ч1ТНО ВИЯВЛЯЕТЬСЯ ПРИ 'ОСЛ1Д-

женн1 втоми е умовах дП нврвгулярних 1 випаднових навантажень.

Нин1шня робота в продовяенням циклу роб!т, шо проводятьгч. починаючи э 1972 р. в Лаборатори ен-сплуаташйнот над1йност1 1 довгов1чност1 ав>ац1йних нонструнШй Кихвського м1«народного ун1вэрситету Щ1-в1льно! ав1аШ1. Вони направлен1 на розробку модел1 втЬми, яна-в б1льшому ступен1 дозволить врахуват». Ф1-зичну природу цього процесу, а також пояснити явища дискретност1, шо виявляються в енсперимент1 1 викли-нають 1стотн1 помилки при оц1нт ресурс 1 в авхашйних нонструнШй.

До К1нця 80 рок1Р зм1ни, шо в1двуваються в метал1 при цикл1чному наванта*енн1, в Лзоратор!! досл1джу-валися методом долому, тобто шляхом проведения двос-стутнчатих вип^обувань, впроиес! яких визначалася

вм1на аалишново! довгов1чност1 эраэюв п по М1р1 в61/1ьшвння тривалост! попереднього цикл!чного наван-тааг>ння на перш1й ступен! прогреми п .

V В1ППОВ1дност! а наиб1льи широно роаповсюдаеною в розг1кунков1и прантиш л1Н!Иною гиютеэою тдсумо-вування пошнодаень при втом1 залеан!сть • << п, )

повинна бути Л1Н1ИН0Ю. Однан, на пра> гиц1 ив припу-щвння гв виправдусться. Було встановлено. то при пев-них величинах попервднього цинл1чного напрацкшання пол 1 нристал 1 чних эраэшв винииають сплесни эалиижово1 довгсз1чност1. Це е проявом дисмрвтносп процесу вто-ии метал!в 1 сплав! в, ко вула ратше виявлена в дос-в1д1 в мононристалами.

Цинл1чне навантааення мононристалу эумовлю« постыну "накачну" енергН Цв призводить до вволют ино1 ом1 ни неруючого параметру юнуючог диссипативно! дис-локашино! субструнту>и. П!сля а!дпраиювамня певного числа иинл 1 в N. в диеиретн)и точш б!4>урнаш1 процесу втоми неруючии параметр доснг-а«: критичного значения, що припъопить до старту синергетнчмого процесу само-оргаш эаи 1, в результат» якого формуетьея нова суиструнтура, яна мае 1ншии неруючии параметр I 1ншу паноном1рн!сть ного наступнси эм!ни Настас нова ево-люшина стад!я

Сучасн! детал! авмчаино виробляються пол!ирис-тал1чних сплав1в, верна яких мають р)аноман1тну ирис-Твлограф1чну ор1снтац1ю. Процеси втоми в р1Эноман1Т-них вернах проходить э р!аноман!тною швидтстю. Ххнс наи^адення приэвдить до виниинення певннх эамоном1р-ностей эм1ни властивостеи металу або сплаву в проиес1 втоми, то часто преиставляються у вигляд! гра<$1к1е, як1 мають Б-обрааний харамтер. Однан под!ен! аалеа-ност1 не доаволяють енспериментально виявити особлн-вост1 прочесу втоми, а танов моменти проходяення то-чон б1фурнатй.

Для опису проиесю втоми 9 урахуванням диснретних явиь. в метал 1 вула запропонована диснретно~1мов!р-ностна модель. Одним а основних полояень тс! модел! с ге, в. при проходаенн! точки в!фуркац!1 в!Дбуваеть-ся роэсловання характеристик властирогтей окремих верен, ян 1 утворюють пол 1 нристал 1чний матвр1ал. 11я особливють в нин I шн 1 и робот 1 була використана для роэробки эасобу виявлення точок б!фуркаии в допомо-

гою статистичних вим1р!в м1кротвердост1 полIкристального зразну а пронес I втоми.

Необх1дм1сть розробки аааначеного засову була эу-мовлена тим, що метод долому с що руйнуючим методом досл1дження, а г.зоцвси втоми надавичайно складн1, що викликас необх1дн1сть виробувань великого <'исла зраз-К1 в.

Мета роботи 1 ochobhI задач 1 досл1дження.

Нин1шня робота присвячена вииченню синергетично! ам1ни М1кротвердост1 при btomi пол1нристал1чного алю-MiHtcBoro сплаву Д16Т. Основними задачами, що були поставлен1 1 вир1шен1 в нишшн1й робот1 с

- доел1дити особлийост1 эм1ни м1нротвердост1 при stomI пол1нри тал1чного сплаву Д1Б-Т;

- виявити ваионом1рмост1 виникнення точок б1фур-кацц процэсу втоми сплаву Д16-Т при р1зноман1тних Р1внях цикл1чних напруг;

- отримати Щаграми точок б1$>уркащй процэсу втоми сплаву Д16-Т в широкому д1апазон1 цикл 1 чних наг.~ руг.

- виявити ав'яаок mis формой криво! втоми l аако-ном1рностями виникнення точок б1фуркац1й!

- розробитц неруйн1вния аас1б досл»дяення дис-кретних явищ при btomi полiкристалл1чного алюм1н1ево~ го сплаву Д16-Т э допомогою статистичного аасобу ви-Mipy м1кротвердости.

Яктуальн1сть роботи вумовлена необх1дн1ст.„ вдос-коналення розрахункових 1 розрахунково-експ^римэн-тальних засоыв ощкки pecypciB деталей 1 вироб1в авЮШйно! техн1ки, працюючих при нэрегулярних реви-мах навантаження.

Наукоьi новизна дисертацН полягас в наступному: - лонаэано, ао при цинл1чн"му навантаженн1 вининас дек1лька сер1й точок б1фуркашх процреу втоми, Я1.i в1дпов1дають ряду В.С.1ваново1 1 утворюють каскад то-чон б1фуркацц;

- отримана математична модель, що описуе эаконо-miphocti виникнення каскагу точок б1фуркацИ при pia-номангтних р1внях цикл1чного навантаження;

- встановлений аз'яэок м!к х1м!чним складом сплаву 1 каскадами точок 51ф"рнаци; .

- розроблена методика вия^лення прихованих nepi-одичностей в записях зм1ни м1кротвердост! в процес!

цинл1чного навантвження.

Практична Ц1нн1сть роботи полягас в уточнены1 уявлень про процеси, то в1дбуваються в металах 1 консчр/итивних елементах при цинл1иному навантаженн1, ЩО ДВСТЬ МОЖЛИи1СТЬ уникнути 1 стотних помилок при ОЦ1НЦ1 ресурс 1 в нонструнтй 1 роаробити нов! васови оц1нни вичерпання 1х несучо! спроможно^т!.

Пуб/ннаи11 1 впробащя роботи,

Г)о тем! дисертаци опубл1ковано 4 друкованих роботи в журналах 1 аб1рниках. 0сновн1 положения 1 ре-аульта и роботи допов1далися 1 обговорювалися на м1ж-народн1й науково-техн1чн1й конференци "Прогрвсивна техн1ка 1 технолог1 я машинобудування, приладобудуван-ня 1 зварного виробництва", на науиово-практичних конферантях КМУЦЯ 1 сем 1 нарах кафедр "Конструктя 1 м1цн1сть л 1 тальник апарат1в", "Конструктя 1 мтнють ав1ац1йних двигун1в", "Теор1я машин 1 механ1вм1в. Де-тал1 машин*.

Структура 1 обсяг роботи.

Дисвртатя складасться а вступу, п'яти глав, вис-новк1в 1 б!бл1ограф1чного списку джврвл, во викорис-тал1 ля.

Робота м1стить 95 стор1нок машинописного тексту, иалюнк1в, 20 таблиць, в список Л1тератури включен^ ¡/9 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

V встущ роэг/.янут» основн! напрямки досл1Яжень в облвст! втоми ав1ац1йних натер1 ал1 в 1 ионструки1й. Показана актуальн1сть роб1т, направлених на ровробку б1льш досконалих васоб!в отнки ресурс!в 1 терм1Н1в служби. ГИдкреслена вавлив1сть вастосування неруйн1в-них васоб!* досл1дження процвс1в втоми.

В першIй глав! роаглянутий сучасний стан проблеки 1 сформульован< аадач1 досл1дження.

I 1кладен1 1снуюч1 уявлення про процес втоми нета-л1в 1 сплав1в. Вкавано, по в ниншн1й час активно роввивае-ься напрямон, по ровглядас цей проиэс а по-вии1й синергетики - науки про проце ч утворення 1 ровпаду структур р1внонан1тно1 природи.

Принципи синергетики внайшли найб1льш повну ре-вл1вац1ю б структурно - енергетичн1й твоун втоми,

роароблеШй B.C. 1вановок>, а також на моделях, як1 ба-ауються на 11 ochobi.

Проанал1эован1 результаты досл1дження дискретних npoueciB, шо прот1нають в металах 1 сплавах при цик-л1чному навантаженн! р1зноман1тними методами. При ОПИС1 П0Д16НИХ npoueciB широко ВИКОрИСТОВУв:ТЬСЯ уы-версальна пост1йна руйнувауня Д, эапропонована B.C.1вановою.

Роаглянут! аасоби прогнозування довгов1чност1 при нерегулярних режимах цинл1чного навантаження. I ¿наза-но, шо вс1 1снуюч1 аасоби базуються на припущенн1 про монотонну ем 1 ну властивостей метал 1 в 1 сг.лав 1 г в прочее 1 цикл1много напрацювання. У11н1йне правило п1дсу-мовування пошкоджень при btomi, що використовуеться найб1льш часто в прантиш ошнки ресурс 1 в ав1ац1йних конструкЩй, довволяе одержати лише приблизну оЩнну

д0вг0в1чн0ст1.

Вказуетъся, шо в дмснретно-1мов1рностн1й модел1 не т1льни нонстатуеться фант нел1н1йност1 Шдсумову-вання пошкоджень 1 наявн1сть дискретних явищ, але 1 дасться ф1зичне тлумачення цього явища, що баауеться на синергетичних п1дходах до пояснения явиша гтоми, як дискретно! smihi диссипативних струнтур.

Розглянут1 р1эноман1тн1 методи досл1дження стану цикл1чно деформованих метал1в. Склад» 1сть явищ, шо в1дбуваються при btomi, э/мовлюе необх1дн1сть випро-бувань дужв велико! к1иькост1 араак1в, що роби-ь ак-туальним розгобну I застосування неруйнгвних метод!в досл1дження.

На П1дстав1 анал1ау стану проблеми с$ормульован1 OCHOBH1 аадач1 досл1дження.

В друг1й глав1 розглянута методика досл1дження.

• Зм1на м1кротвердост1 в .ipouecl цикл1чного чаван-таження вивчалася з використанням ширено розповсюдже-ного в л1 -акобудуванн1 листового деформованого сплаву Д16-Т, шо належить до системи Al-Cu-Mg.

Эмшнення сплаву Д16 при терм1чн1й обробцГ дося-гаеться в результат! утворення зон Гинье-Престона, збагачених м1цдю 1 магн1ем. Mai Финальна к1льк1сть атом1в м1д1 в зонах ГП досягас 95% в1д вс1х наявних в розчин1 атом1в м1д1 п1сля тривало" витримки при к1к-натн1й температур1.

Розм1ри ко"пактних плоских зразк!в складали

100x10x0.86 ин, Поверхня spasHlB для вим1ру м1крот-вврдост1 п1дготовлялася як металлогра$1чний шл1ф.

Цикл1 мне навантаження эразк1в проводилось на об-ладнаннх, роэробленому в ЛабораторИ енсплуатац1йнох над1йгостх 1 довгов!чност1 л!такових конструкт й КМУ-ЦЯ, яке дозволяв проводити випробування в умовах цик-л1чного симетричного консольного эги^у э частотою 22 Гц.

Випробування проводилися або до руинування араэ-на, або до &1дпраиювання задано! бази при низьких plBH.x ЦИНЛ1ЧН01 напруги. Величина максимально1 нап-руги циклу вар1ювалася в1д 34 до 360 МПа.

Вим1рювання м1кротвердост1 проводились на м1крот-вердом1р1 ПМТ-3 а допомогою алмазно! щрамидки э ку-том при вершин! 136*при аб1лыиенн1 х487. Маса ванташу на 1ндентор1-100 г.

При однонратному вим!рюванн1 м1кротвердостх II величина хараитеризус стан сплаву в м1крооб'смах, як1 сум1рн1 а об 'смами окремих зерен, тому для ошнки зм1-ни стану металу в процес! цикл1чного навантаження був роэроблений статистичнии метод досл!дяення м1к-рствердост!.

В розрахунковому перетин1 зразка, розташованому на В1дстан1 3 мм в1д захвату, виионувалася м1кродря-иина, б!ля яко1 проводились уколи 1ндентрром м1крот-вердом1ру.

В npoueci цикл1чного навантавення П1сля задано! величини лопереднього напрацювання зразок демонту-вагся а захвату випробувально! машини для виконання 8 унол1в по вс1й ширин1 зразна. М1н1мальна в1дстань м1» Mr витками була не менше 100 мкм, <ао виключало вэасмний вплив пластичних зон в област1 в1дбитк!в. 1н-тервал Mis вим1рами був р1вний 200...1000 цикл1в, в эалежност! В1Д р1вня цикличного навантавення.

Загальна н1льк1сть зам1р1в при випробуваннях кожного 18 spaarlB снладала в1д 2000 до 4000.

' За даними кожнох серп вимХрХв визначалися: са-редня н!кротверд1сть Н,р 1 середнс квадратично вгдхи-лсння (с.к.в.) м1кротвердост! SM . При цьому викори-стовувались розрахунков1 формули дль: визначення ви-61риових числових характеристик роэприд1лень при малому обсяа! виб1рки.

Статистична обробна результатla bmmipíb проводилась а допомогою flLJM э застосуванням пакету елек-тронних таблиць Excel.

Для виявленнч сер1й сплеск1в м1нротвердост!, що виникають в npouecl цикл1чно! наробоки 1, що опису-ються г допомогою ряду B.C.1ваново1, була ровроблена спетальна обчислювальна програма, основана на вико-ристанн1 числового ф1льтру.

В трет1й глав! роэглянут1 результати досл1дження довгов!чностi apasKiB з сплаву Д16 при регулярному режимi иавантаження.

Для вивчення форгм криво! втоми 1 оц1,.ки г 1апазо-ну довгов1чност1 зразк1в з сплаву Д16 при р1зноман1т-них р1внях цикл 1чнох напруги були проведен! випробу-ваення на втому 93 гладких зразк1в 31 знятим плаку-ючим шаром. Випробування проводилися при 13 р1внях цикл1чно1 напруги, що зм1нювалися В1д llj.3 до 360 МПа. При цьому довгов1чн1сть при втом! зм1нювалася В1Д 12.5.10 до В.3.10 цикл1 в.

Розраховувались числов! характеристики розпод1лу залишново! довгов1чност1 при р1зноман1тних р1внях циклiчно! напруги: - LgNtp середнв арифметичне

числа цикл iв 1 логарифм1в чисел цикл1в до руйнування; sljн ~ середнс квадратично В1дхилення логарифм 1 в чисел цикл1в до руйнування при Hanpysi ;

Отриман1 дан1 дозволили побудувати крив*' втоми гладких зразк1в э сплаву Д16 при симетричному цикл! навантаження ' рис. 1).

На крив!й мояна ¡лищлити три Д1льниц1, що в<др1э-няються кутами нахилу. Граничн1 точки, що можна роз-глядати як точки, як1 в1дпов1дають эм1н! механ!аму прочесу втоми, мають координати: 6Х/-160 МПа, lgN,.w -5.87 1 &».ш - 230 МПа, lgN„.w -3.0.

Ue дозволило окремо роэглядати при п1дд1апазони цикл1чних напруг, в кожному з я-их крива втоми може бути апроксимована р1вняннями типу

- а + b LgN ■ ( 1)

В табл. 1 на ведем i коефЩ1снти вказаних р1внянь a l b , а також в1дпов1дн> ве -ичини Коеф1шент!»-парно! корреляц!! г .

Для статистичного mдтьердження наявност! дек1ль-кох дльниць криво! втоми сплаву Д16 в Лаборатори N3

КМУЦЯ були винонан1 додатков1 випробування 280 плос-них spasHle э надр1зом i внятим плакуючим шаром при ди циклiчного роэтягуючого навантаження s р1знома-Н1ТНОЮ величиною асиметрИ цинлу ( нрива 2 на рис. 1).

3 рис. 2 видно, що переломи обох кривих втоми споствр1гаються практично в точках а однаковими дов-гов1чностями, логарифми с UgN ) яких утвсрюють насту-пний р .д: 3.4; 3.93; 3.0 t 5.87.

В1дношення LgN; /LgN^, - ос аалишасться пост1йним в усьому flianasoHl обстежених ампл1туд напруг.

i» помилкою, що не перевищус 3.84. «э^ -0.834, це блиэьне до - значения четвертого члену ряду B.C.1вановоХ, янии дор1внюс 0.8298.

Янал1з результат!в випробувань на втому дозволив вробити висновок про наявн1сть дек1льнох Д1льниць криво! втоми араак1в s сплаву Д16. На можли»!сть по-яви перелому або розрив!в ц'чх кривоХ вназубали Вен-булл, Портер 1 /11В1, B.I. Шебал1н, В.СЛванова та 1н. автори.

Виивлен1 в нин1шн1й робот! переломи нривох втоми сплаву XI16 при симетричному цикл1 навантаження, призвали до необх1дност1 вид!лення при подальшому анал1з1 трьох п1дд1апаэон1в цикл!чноХ напруги в обстежен1й област1 втоми: 1 -(^<160 МПа; П- 160 •< (Ле < 230 МПа; III - (£>230 МПа;

В кожному Шдд1апаэон1, очевидно, 1снують певн! особливост1 протгкання процесу втоми, то необхгдно враховувати при 1нтерпретац1X результат 1 в досл1дження. вмиповання м1нротвердост1 при цинл!чному навантажен-

Н1 .

В <;етверт1й глав! наведен» результати досл1дження дискретних явит втоми алюм1н1евого сплаву Л16 методом вимiру м!кротвердост1 при напруз! 139 МПа.

На рис. 2 показана ам!на середньо! Mlкротвердост! HtP 1 с.к.в. miкротвердост1 Бй в npouecl цинл1чного напоацювання.

На гра$1ках нанесен1 результати вим1р!в, а таков тренд експериментальних точок, отриман^ч засовом сковзнутоХ середньох, шо розраховувалася на шдстав! 4-х сер1й вим1р1в,

ЗалежносП Н,р - f,<n> t SH ft(n) мають снладний характер, що можна роэглядати як результг - додавання двох npo.eciB: низькочастотного i високочастотного.

Середня величина с.и.в. м1и«-ютвердост1 в про-цес1 цикл 1чного н. працювання э1нюсться неэначно 1 Т1льки в певних точках (точках б1фурнац1й) виникають 11 1стотн1 сплески, то вказуе на тдвищене роэс1юван-ня властивостей пол1кристал!чного металу.

Ця особливють була використана при ро-»робц1 ста-тистичного засобу виявлення точок 61фуркаци процесу втоми. При цьому середнв квадратична в1дхилення м1к-ротвердост! було прийняте в якост1 основного ^формативного параметру при виявлежи дискретних яв1 1 при втом1.

Точки б1фуркац1й процесу втоми утво(. лоть сер1*.. Положения точок б1фуркац1й в серп описусться за до-помогою рекуррентного сп1вв1дношення, запропонованого В.С.1вановою. Перша точка - базова точка б!фуркац11 ЫВ - повнЮтю характеризуй положения вс!х точок серп.

На в1дм1ну В1д досл1джень зм1нювання м!кротвер-дост1 в процес! цикл1чного напращэвання, як1 проводились ранние, в нин1ши1 и робот1 було вия лено, що при вс1х р1внях цикл 1чно! напруги виникас не одна, а де-к1лька сер1й точок б1фуркац1й, як1 утворюють наскад сплеск1в М1кротвердост1 (эмшнення) для кожного компоненту сплаву Д16.

Для подальшого анал1эу мало прит тове значения виявлення впливу на характер залежност1 Н,^« 5(п) початкового стану поверхн1 зразка, що може бутч Н1ль-к1сно охарактеризовано величиною початково! м1крот-вердост1

Для наступного анал1зу були В1д1бран1 результати досл1джень, то проводилися з використанням зразк1в, як1 мають близьк! значения початково! величини се-редньо! м1нротвердост1 Не^«.

Розглядалися окремо точки б1фуркашй процесу втоми, зумо! 1ен1 впливом компонента сплаву Д16 - а юм1-н1к>, М1Д1 1 магн1ю.

В табл.2 наведен1 базов! точки каскад1в для алю-м1н1ю, М1Д1 1 маг-н1ю при *.апруз1 139 МПа < експеримент повторювався дв1ч1).

В таблит використан1 на с тупи 1 позначекня:

Ь - номер серп;

ИВ - цикл1чне напрацюванн:: (в тисячах цикл1в>, при ян!й втвлеча точка б1ууркаци;

О - н1льн1сть аб1«ностей фантичних i роврахунно-вих аначень напрацюв^нь в кожн1й серп.

3 таблиш видно, то деякХ серп б1$уркац1й не Були вианачен1 ч експерииент!. Це, в першу чергу, ав'я-аане г- високими вимогами до н!льност1 аб1жностей, яка виявлясться в кожиiй серп сплеск1в м1нротвердост1 Q. Т1льии в трьох випадках О - 6 . В 1яших Q

£ амож певн1 труднош.1 при виявленн1 сер1й сплес-к1в в ceplax а ниаьними номерами, бо ие вимагас вино-нання аам1р1в м1нротвердост1 з дуже невеликим кроном по величин1 цикл1чного напрацювання.

Кр1м того можливо, но В1дсутн1сть деяких сер1й ев'язана а повною текстурою матер!алу Д16, що викикас при пронатц1 лист1в.

На рис. 3 нанесен! енспериментально виявлен1 базов! точки б1фуркац!й NB (точки а чорною заливкою) при напрузх 159 МПа i в1дпов1дн! 1м розрахунков! точ-ни б1фурнац1й. В нижн!й частин1 малюнку понааан1 ce-pli точок б1фуркац1й для окремих компонент!в сплаву -Al. Си. Мд.

Рисунок доаволяс пояснити складний коливальмий характер аалекност! середньох М1нротвердост1 Н^ В1д ввличини цикл!чного напрацювання.

Зменшення середньох м!нротвердост1 в1дбувасться тодх, коли 1снус достатньо великий 1нтере л м1ж су-с!дн1ми точками б!фуркаци. В цьому випадну, п1сля досягнення максимального эншкення, починають 1, очевидно, встигают'ь аавершитися процеси зменшення мш-ног ч, що i призводить до зменшення середньо! м1крот-вердост!.

Кс ж точки б1фурнаШ1 процесу втоми розм!щен! дуже компактно, синергетичн1 процеси зм1ни стану металу в1дбуваються практично беэупинно 1 накладаються один не одного . При цьому на нрив1й Ht<> « f,(n) спостер!-гаються д!льнищ в!дносно плавно! эм!ни величини середньох м!нрствердост1.

Появу каскад1 в сплеск!в м1кротвердостх можна пояснити пропнанням npoueciB "перюдичного" амшнення сплаву при втом!.

Ul процеси було вперше вичвлено П.Нейманом при випробуваннях на втому а ампл1тудок>, яка невпинно эб1льшувалась. Випробовуоались монокристали М1д1, ср!бла, "вгн1ю ! цинну, що були оркснтован! для оди-

Ничного новвання. Експериментальню було показано, що ампл1туда деформаци в noueci фк/Ичного напрацюван-йя вростав не монотонно, а пррхфить через ряд максимума - cn/iecHlB деформаци (рис. 4).

Сплесн1в деформаци не було виявлено пр». випробу-ваннях монокристал1в, що ор1ентувалися для множинного коввання, в таном при випробупаннях пол1кристалл!в.

Проявом явища "перюдичного" змШнення металу в такох виникнення сплеск1в залишково! донгов1чност1 Йонокристал1в i пол1кристал1чних матер1ал1^'| виявле-иих Я.1. Радченко при проведенн1 двостушнчастих вип-робувань на втому. Приклад под1бних сплеск1в наведении на рис. 5.

На думну ряду доел 1 дник 1 в перюдичне змтнення е результатом вэаемного аахоплення дислокаШй р!зного анаку. При цьому рух дислокаШй мдбувасться в в1дпо~ В1дних плотинах новэання.

"Наначка" в метал енерш призводить до ут: оренмя р1зноман1тних дефект1 в кристал1чно! репитни (дислокаШй, ваканс1й, дисклинац1й), що формують в кожний момент часу певну субструктуру. Швидк1сть процесу нако-пичування пластичних деформашй в певн1й нристалогг^-Ф1чн1й плотин 1 валежить в1д II ор1снтаци 1 д1ючо! напруги.

При досягненн1 критичних величин запасено! енар-rll пружно! деформаци в результат! самоорган1эац11 йисипативних струнтур в точнах б1фурнац11 в1дбувають-ся нер1вновагов1 фазов1 переходи на р1зноман1тних структурних г1внях.

Таким чином, в кожн1й нриста/. граф1чшй г,лощин1 при цикл i чному i статичному навантаженн1 чергуються процеси еволюц1йно1 зм1ни стану металу 1 дискретн1 процеси його зм1ни (типу субструнтури) в точках 61-фуркаци. Дискретн1сть явищ циклшного змШнення ву-Мовлена кристал1чною будовою метилу 1 це пояснюа вв'язок цих пр^чес1в з ун1версвльною пост1йною руйну-вання, запропонованою В.С.Хвановою.

В робот1 розглянута хема е нгчнення сплесн1в аа-лишново! доьгов1чност! ( м1кротвердост1) верен пол1и-ристал'чного сплаву, ян1 по pJ ному ор1снтован1 при двостушнчастих випробуваннях на втому в точаах 61-Фуркац11. По - л 1 до вне виникнення • сплег-шв залишково! довгов1чност1 ( м1нротвердост1 ) в окремих зерна;, по-

л1криптал1чного метал/ призводить не т1льки до smíhh середньо! ü величины, але 1 до б!льш ютотного 8б1льшення роасисвання.

В п' ят1й глав1 розглянут1 результати досл1джень синергетично! эм1ни м1кротвердост1 в npoueci втоми при р1эноман1тних цикл1чних напругах, а танож наведе-Н1 д1аг->ами точок б1фу; лаШй процесу втоми для основ-них номпоненпв сплаву Д16-Т.

При сероДн1х i високих р1внях цинл1чних напруг випробуваннп проволилися до руйнування эраэна. При напруз1 <5£ < 120 МПа випробування припинялися при эа-даному наг., ацюванню.

Про обсяг експериментв -.ьно1 роботи можна судити по наступних даних: в ycix сер1ях випробувань виявле-но 1844 сплески м1кр^твердост1, то потребувало зроби-ти б1льш 47000 BMMipiB м1кротвердост1.

Встановлено, то б1;урнацц проц.су втоми спосте-р1гаються 1 при напругах, як1 менш1 меж! втоми.

Для кожного п1д1апазону напруг була визначена за-лежн1сть м1ж г сложениям базових точок б1фуркац1й (NB). амплшудою цинл1чних напруг Gí 1 номером э-pi1 и, що дозволяв побудувати д1аграму точок б1фурка~ Ц1й процэсу втоми

NB - а + Ь + d.L . < 2 >

Параметри в1дпов1дних нореляШйних р1внянь наведен! в табл. 3.

Слщ ьЩзначити дуже т1счий корелятиний зв' явок м.' * параметрами, по дог.л1джувалися, и1 дозволяс з ви-соною точн1стю прогнозувати положения будь-яко! точки б1фурлац!1 процесу е оми.

Структур» формули (2 > така, шо л1ни, як: э* едну-ють базов! точки б!фуркац1й, щомають однаковий номер cepll (L-const) ¿ паралельними прямими Л1н1ями (рис. 6).

КоефЩ!снт d характеризуй нр к виникнення се-р1й сплесыв м1кротвердост1, тобто И1льк1сть цикл'в пов- зрного навантаж<?нк.1 ( е тисячах) в1д попередньо! до наступно! -;ер!1.

В1дзначимо га^тупну особлив1сть р1внянкя (2): крон d /iJ Чй L не залежить В1д величини а:;пл1т>ди циклу в межах певн го п1дд!апазону напруги, але при переход¿ гранично! точки в!Дбуваеться його з:Ина.

В передостанньому С""впц! таблиц! Э бчислен!

&iдношвння, no характериэують фактичк! в1дносн1 smIhh нрону сер1й точок 61$ур1.лц1й пр»» smihi номера п1дд1-апаэону р на одиницю. 0триман1 »значения близьш до третього 1 четвертих член1в ряду Б.С.1ваново!, що наведен! в останньому стовпчину таблиц!.

В р1эноман1тних п1дд1апазонах цинл1чно! иапруги величини означених кое<цц1ент1В pisHi, mo пщтеэрджуе висновок про вм1ну механ1зму втоми при переход! з одного шддхапазону в !нший. При цьому змхнюсться на т1льки крои Л1н1й L, але 1 1хня к!лък1сть.

При сб1льшенн1 номера п1дд1павону цинл1чно1 ннп~ руги число виявлених енспериментально сер1й сплести м1кротвердост1 зменшуеться. Це можна пояснити тим, що при зб1льшенн1 навантаження п!д час першого циклу на-вантаяення в1дбуваються т1 ж процеси, як! характеры! 1 для втоми. П1сля досягнення максимально! напруги в першому цикл! починаеться випробування на втому мета-лу, який П! сля цього 3M1 нив м1цностн1 ел.1стив0к.Т1 , у пор!внянн1 з початковим станом.

Яналог1чк1 результати були отриман! при досл!д-яенн1 наскад1в сплеск1в м1кротвердост!, ян1 зумовлнт вплпвом 1нших компонент1в сплаву Д16 - м1д1 1 маги .о.

ВИСНОВКИ

1. Енспериментально вста^овлено явища виникнен- я сплеск1в м1кротвердост! пол1кристал1чного алюм1Н1сво-го сплаву Д16 в точках б1фуркащ Ч процесу втоми.

2. Точки б1<рурнац1й процесу втоми утворюють сэ-pll. Положення точок б!фуркац1й в серп описуеться аа допомогою ре уррентного сшвв1дноп"?ння, эапропонова-ного B.C. 1вановою. Перша точка cepll - базова точка б1фуркацп - повн1стю характеризуй положення bcix ос-танн1х точок.

3. Протягом життя зравку або дэтал! через однако-в1 1нтервали цикл1чного напрацювання вининають да-к1лька сер1й точок б1фурнац1й процесу втоми, що утворюють наснад тичок б1фуркац1й.

4. При цикл1чному навантаженн1 сплаву Д16-Т, ви-никас дек1льна каскад1 в гочок 61$, ркац1й процесу втоми, зумовлених впливом sclx компонент!в цього сплаву - ал1сх:н1к>, м1Д1 1 магн1ю.

3. Шляхом ана .1зу характеристик каскад1 в точон б14>урнати 1 кривих втоми виявл<.н1 т л п1дд1апаэони цииМчно! напруги, в яних спостер!гасться р'зкий ха

раитер пропнзння процесу втоми.

6. Зиэначен1 валежност! положения точок б1фурна-Ц1й процесу втоми В1д р!вн!в цинл1чно1 напруги 1 по-будован1 д!аграми точок б1фуркащй для вс1х компоненту сплаву Д16-Т.

7. Роэроблений черуин1вний вас16 виявлення точон 61фуркац1й процесу втоми з допомогою статистичного методу вк.м1р1в М1кротвердост1 пол 1 кристального сплаву при р1вни: величинах циклшного напрацювання.

Таблиц« 1

Р1вшоа : д1пьниць «сриво! втоми

Д1дишцс П1дд±апааон налруги а Ь г

1 аа< 16Г МПа 270.73 -21.255 -0.757

и 160 < в, < 230 МПа 650.53 1-83.528 -0.711

III о, > 230 Мпа ,1020.7 -158.44 -0.947

Таблица 2

Базов! точки каскад!* при иалруо! 159 МПа

АЛХМХНХИ МЗДЬ МАГН1Й

1 охспер. 2 вкспер. 1 ехспер. 2екоявр. 1 експвр. 2 акслер.

ЫВ <7 ЫВ О ЫВ о ЫВ О ЫВ а ЫВ О

1 .555 в 1.345 6 ■ - 1.46 6 - - - .

2 - - . . 2.245 7 . . - - 7

3 - - ?.850 в 3.72 » 2.87 6 .

4 3.990 7 - - 4.795 7 4 "8 6 - . 4.8 7

5 - - 4.910 7 5.775 8 6.23 6 5.51 7 - •

6 6.740 7 5.825 8 7.715 7 7.01 8 7.84 7

7 - - 9.000 7 3.71 7 - . 8.755 7 • -

В 11.08 7 10.9« 8 - - - 10.94 8 10.94 7

9 12.11 7 12.59 8 10.79 8 10.98 8 - - - -

10 16.59 7 16.95 8 - 13.09 8 13.99 7

11 20.39 7 19.59 6 1г95 в - I 15.11 8 - -

Таблиц* 3

- Парамаяри хородлЦйякх р!мю

Шм ¿павой -» Ь а ь, ь, ;

1 - 0,. >637 -0,00635 1,55276 0,9957 • ■ I

II 10,84 0,06521 1,25414 0,9927 1 0.6858 0,688' : 0,8298

III |-1,81317 0,01946 0.66016 0,9706 1 0.8076

. <

: а ! 1

1 *

N. | е

1. 1......

» . * » ♦ 1)Н '

Рис.1 КриЫ втоми сплаву Д16-Т.Симатричний цикл (1), месимотричний имкп (2).

Рив.2а Змича середньоГ валичини м1хротвердосН К» при максимально нал руг! циклу 1*^9 МПа

Рис.26 ЗиЫас.к.в. гмкротвврдосН Эй при максимально напру»! циклу 159 МПэ

_4 у г> 1Ц. п, „,т 1»г ,_ йгв гп г?' ^'„рт ти_

• !• а • | я в асш| *

Мд

■ • ■ ■ ■

а ■ ■ «ап 4 «

(а= 159 МПа |

а от*

-в—гаг^у

Си

* а

в а

а ввя/

А)

I

50 100 150 200 250 300 350 п,ТИС.цикл. 450

Рис.3 Каскади тсчок вфуркац1й процссу атоми сплаву Д16-Т при напру» 159 МПа

» х.Ш

пПО^цит 1»

Рис.4 Сплесжи двфор-'ацД а монокристал! Рис.5 Сплесни млишкоаоГ довгоЫчносп

м!д1 при випроб»ваи::лх на втому в при двоступшчатих випг ~буваннях

умовах лМйио аро^т« Л на втому сплаву Д16-Т.

амплггуди шрум при темпер»- >, Напрут циклу:

рв!ур(а01С а*т»125,3МПа, ом =113,4МПа

. 1 !

i\io \\

1.

б 10 15 Чтисцикл. 25

III л|дд1апаэон напруги

П п|дд1апаэон напруги

I п(дд1апазон нал, уги Рис.в Д1аграма точок в!фь лсац!й процвсу етоми в алюм1нГГ. Сплав Д16-Т

С-исок опубл1Кованих автором ра61т по тем1 диссертаци

1. Набесас Моралес S-X-. рапиенно Я.И. Дискретные явления пр ; усталости алюминиевого сплава Д1В. //Металлофизика и новейшие технологии.- 1998.-20. N2.-С.68-73.

2. Кабесас Моралес Радченко В-Ч-• Звягин C.B. Диаграмма точек бифуркаций процесса усталости алюмини зого сплава Д16. //Металлофизика н новейшие технологии.-1998.-20.N5.-С.7 2-7 9.

3. Радчынно ê-ÏJ. , Набесас Морален. . Карусневич iJ.fi., Пантелеев В.Ц. Диснрвтные явления при усталости металлов и сплавов. //Труды междунар.научно-тех-н.нонфвр. ' Прогрессиьная техника й технология машиностроения, приборостроение и сварочного производства "-Киев. -1998. -С. 8-1 2.

4. Радченко B.-U-• Набесас Моралес, Звягин С.В. Полная диаграмма точек бифуркаций процесса усталости алюминиевого сплава Д16. //Труды междунар.научно-техн.конфер. "Прогрессивная техника и технология машиностроения, приборостроения и сварочного производства" -Кичв.-i998.-С.12-1ь. * ■

"5. Радченко Я.И.', Кабесас Моралес. Исследование процессов усталости с помощью статистического метода измерения микротвердости. //Тезисы докладов на симпозиуме "Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующие технологи»".-М.:РЯН-1996.-С 150-151.

6. КаРчсас М.Я.Х., Карусневич М.Ч. , Радченко Я.И. Изменение мин ->отвердости кру -таллитое циклически де-фсрмируемых алюминиеви сплавов. //Кисаский международный университет гражданской авиации.- Киев, 1995.-17с.-Р"с.-Деп. в ГНТБ Украины 25.04.95. Ы964-Ук95.

' 7. Кабесас М.Я.Х., Радченко' Я И. и др. Изменение; мииротеердости сплава системы Al-Cu-Mg (Д--16) на различных стадиях усталости. //Киевский международный универоитрт гражданской авиации. -Киев,

1995.-14с.-Рус.-Деп. в ГНТБ Украины 10.08.95, N 1569 -Ун-4.

8. Ka6ectj М.Я.Х., Карусневич М.В., Радченно Я.И. Индикация дефо[мг лонных повреждений авиационных констручщ.л с помощью монокристаллов. // Киевский международный у чв-ртитет граждансной авиации. -Киев, 1994.-15 с.Рус.-Деп. в ГНТБ Украины 24.11.94. Ы2168-Ун94.

Амотац1я

Кабесао Моралес А.Х. на мхкротвердост! алюм1н1евого сплаву Д16-Т я прочее» втоми. - Руколис. »

Дисертац1я на адобуття наукового- стути..1я кандидата техн1чних наук по специальности 05. 02. 09 • динамика, м1цн1сть каким, приладгв, та апаратур!.- КиХасьхий ы1жн сродним ун± пор ситгв» цюильноХ авхацИ, КиХа, 1998 р.

Дисертац1я присвячена досл1джекню дискретк1х синергетичних ■виц в метал ах 1 сплавах при втон1, ях1 мають великий вплив на Хя довгов1чн1сть <ресурс) при стац1онарних, программах 1 випадкопих режимах им. «таження.

Розроблении новий неруйн1аний мотод досл1джвння дискрет нкз< яжущ «ляхом статистичного вим1рх>вання ткротвврдост!.

Досл1джен1 точки С1фуркац1й проц«. у втоми алюм1и1евого сплаву ДХб-Т а широкому диапазон! цикл1чних напрут.

¡Остановлено, що при цикл1чному навантаженн! в точках бгфуркацгй процессу втоки в1дбуваеться эигна стану сплаву, якч супрводжуеться йота амхцнекняы 1 в±дпоа1днох> зм1нож> м1кротвердосс1. Точки бХфуркашй утаоржжугь серИ, як! описуютъся ва допомогою ряду, вапропоковакого в С.1ваиово»,1 осноааного на використд1ш1 ум! нереально! поспйио! руйнуваня каналу Л. Вхд моменту початку цикл1чного навантажения до руйнувания споет э1гаеться д» Ллька сер1й - як» утворпоть каскад точох б1фуркац!й. Поква точок б1фуркац1й обумовлена не т1льки вгатвом основного компоненту сплеау - алю*1Н1ю, алв 1 к!д1 1 магнхю.

Результата досл1джен1 можугь бути використаШ при уточнен! котодю ощнхи ресурсгв ав1ац1йних конструкций 1 1нших вирой!.«.

Ключов1 слопа: втома, м11?этверд1сь, с- лерготиха, .очки бгфуркацШ, ресурс.

Кабасас Коралаа А.Х. Изменение михротвердости алюминиевого сплава Д 16 -Т в процессе усталости. - -рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 - динамика, прочность машин,приборся и аппаратуры. - Киевский международный университет гражданской авиации, Киев, 1998 г.

Диссертация посвящена исследованию дискретныг синергетичесгих калений в металлах и сплавах при усталости, оказывающих большое влияние на их долговечность (ресурс) при стационарных, програюашх и случайных режимах догружения.

Разработан новый неразрутааичий метод исследования дискротчпгч явлений в поликристаллических металл?« путей статистического измерения михрот» радости.

Исследованы «очки бифуркаций процесса усталости аяюмимиавогэ сплава Д16-Т а широком диапазона циклических напряжений.

Установлено, что при циклически* иагр/пши в точка* бифурк&игт процесса усталости происходит сигна состояния спллвл, со;фовокцапцаяся ого упрочнением г соответствующим изш»шс«п микроти1.рдости. Точки бифуркации образуют серии, слисыааемиа с помощью ряда,- предложенного В.С. Ивановой, и осмопаииого «• использовании универсальной постоянмьи разрыв не кат* и Л.

момента начала циклического нах*р ужения до раврушения наблюдается несколько указанных серий - образующих каскад точек бифуркаций. П^чвленив точек бифуркации обусловлено не только «литием основного компонента сплеча - ьлямикия, но и меди и маглия

Результаты исследования могут быть использованы при уточнении «етодов оценки ресурсов чяиацконных конструкций ч других иядеяий.

Ключевые слова: усталость, микротвердость, сжявргагкха, точки

бяфурклцм.', ресурс.

Cabezas Mor''es Adrian Jose.Microhardness changes of aluminium alloys D16-T in the process o£ fatigue. - Manuscript.

Thesis for a candid1 date of technical science by speciality 05.02.09 - dynamics,strength machine, instruments and equipments. Kyiv Intarnatio U Univorait • of civil aviation, 1998.

The dissertation is devoted to the investigation of the discrete synergistic phenomena in metals and alloys at fatigue, which have a considerable influence on their life under stationary, program and incidental conditions of loading.

In the dissertation there was developed a new non-destructive method of discrete phenomer* invescigatio in polycryatalline aatals by statistic measurement of microhardness.

There were investigated bifurcation points of D16-T aluminium alloy fatigue process in a wide range of cyclic stresses.

There was establishc the fact that under the cyclic loading in the bifurcation points fatigue process the change of alloy conditio, along with hardening and microhardness alteration takes place. The bifurcation points form series, described by the constant proposed by V.S. Ivanova, which is based on the use o£ fract-iring metal universal constant Л From the moment when cyclio loading starts till the fracturing re can observe several of these series forming the bifurcation points cascade. The appearance of bifurcation poi.'.ts in caused not only by the influence of the Ьа^э - Aluminium, but ai-o by Copper and Magnesium.

The results of research may be used when redeterminating the methods of aviation construction and items estimation as well as the fatigu- life forecasting methods.

Key words: fa^xgue, microhardness • synergistic, bifurcation points, life.

1Г."лис*иЮ no друку 08.07. Я. $ормд- 60x31/16. ЛапГр прукарськкЯ. Офсетний друк. Уи.фар*ов1пб.б.Ум. прук.аркЛ,1С.Свл.-виз. ?гкЛ,2С. Тира* 100 прим. Займите...я Л 131-1. Ц1на . •' . Б;-.::. I /Л.

U'.paBHr.iVBi.

25йОБ8. лк1в-*е, проспект' Косионавта ^сггсгсьаД.