Разработка критериев и моделирование циклической прочности элементов конструкций

Аннотация

Многие элементы конструкций подвергаются при эксплуатации воздействию переменных случайных нагрузок и разрушаются, как правило, в зонах концентрации местных напряжений, упругопластических деформаций и энергий. Накопление усталостных повреждений в зонах концентрации элементов конструкций принято оценивать по экспериментальным кривым усталости модельных элементов, представленным в номинальных напряжениях, определяемых без учета влияния концентрации, или местных условных напряжениях, вычисляемых как произведение номинальных напряжений и теоретического коэффициента концентрации напряжений в предположении местного упругого деформирования. Использование указанных критериев для получения кривых усталости вносит дополнительные погрешности при оценке повреждаемости и прогнозировании долговечности в условиях случайного нагружения конструкций. В этой связи более совершенной представляется методика оценки повреждаемости в зонах концентрации при прогнозировании долговечности в условиях случайного нагружения конструкций, если использовать экспериментальные кривые усталости моделей, представленные в интенсивностях местных напряжений (силовой подход), упругопластических деформаций (деформационная трактовка) или удельных энергиях изменения формы (энергетическая концепция), которые учитывают объемность напряженно-деформированного состояния и его кинетику по числу нагружений. Для получения указанных кривых усталости в работе предлагается решение циклической упругопластической задачи для определения указанных выше силового, деформационного и энергетического локальных критериев прочности. Приводятся результаты применения локальных критериев для экспериментального и аналитического моделирования циклической прочности при изгибе с вращением валов с кольцевым надрезом. Использование локальных критериев прочности позволило более достоверно оценить повреждаемость валов при характерных в условиях эксплуатации перегрузках.