НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ И НАДЕЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Описывается исследование масштабного эффекта и свойств поверхностных слоев твердых тел на примере алюминиевого сплава системы Al–Mg (АМг2). Показана зависимость свойств поверхностных слоев от абсолютных размеров тел. Полученные при этом выводы могут быть распространены на результаты изучения влияния различной формы твердых тел на их поверхностные и линейно-объемные свойства. Развитие новых технологий и технологический прогресс постоянно ужесточают требования к металлоемкости технических устройств, в результате чего бывает достаточно тяжело обойти возможность появления в особо ответственных деталях усталостных борозд и трещин. В некоторых случаях они могут возникнуть на самых ранних стадиях эксплуатации, т.е. присутствуют в деталях в течение большей части их жизненного цикла. Поэтому для всесторонней оценки работоспособности и ресурса изделий необходимо иметь достоверные сведения об эволюции параметров циклической прочности и долговечности, обладать максимальной информацией о процессе накопления повреждений на всех этапах усталостного нагружения – стадиях зарождения трещин, их развития и, как следствие, разрушения конструкции. Вследствие этого необходимость совершенствования методик усталостных испытаний и выявления закономерностей разрушений является одной из актуальнейших задач технического продвижения. Установлено, что различие деформации у поверхности приводит к изменению способности к деформационному упрочнению, что влечет изменение повреждаемости поверхности и показателей прочности образцов. Подход к масштабному эффекту как явлению рассматривается с позиций различия пластической деформации поверхностных слоев образцов разных абсолютных размеров.

масштабный эффект, абсолютные размеры образцов, физико-механические свойства, предел усталости, кривая усталости, сопротивление усталости, микроструктура, полосы скольжения, повреждаемость поверхности, относительная деформация

1. Сухонос С.И. Масштабный эффект — неразгаданная угроза. М.: Новый Центр, 2001.

2. Терентьев В.Ф., Оксогоев А.А. Циклическая прочность металлических материалов: Учеб. пос. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.

3. Бычков А.С., Игнатович С.Р., Моляр А.Г. Основные виды и причины разрушения конструктивных элементов из алюминиевых сплавов отечественных воздушных судов транспортной категории // Открытые информ. и компьют. интегрир. технологии. 2015. No. 70. C. 135—151.

4. Каран Е.В. Прогнозирование ресурса авиационных конструкций с многоочаговым повреждением: Дис. … канд. техн. наук. Киев: Нац. авиац. ун-т, 2016. Режим доступа: http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/17702.

5. Recommendations for regulatory action to prevent widespread fatigue damage in the commercial airplane fleet: a report of the AAWG (Final report) [Электр. ресурс]. Airworthiness Assurance Working Group, 1999. Режим доступа: http://www.faa.gov/aircraft/air_cert/design_approvals/transport/aging_aircraft/media/ ARAC_ WFDFinalReport399A.pdf.

6. Yang J-N., Trapp W.J. Reliability analysis of aircraft structures under random loading and periodic inspection // Amer. Inst. Aeron. Astron. (AIAA) J. 1974. Vol. 12. P. 1623—1630.

7. Deodatis G., Fujimoto Y., Ito S., Spencer J., Itagaki H. Nonperiodic inspection by Bayesian method I // Probabil. Eng. Mech. 1992. Vol. 7. P. 191—204.

8. Ito S., Deodatis G., Fujimoto Y., Asada H., Shinozuka M. Periodic inspection by bayesian method ii: structures with elements subjected to different stress levels // Probabil. Eng. Mech. 1992. Vol. 7. P. 205—215.

9. Deodatis G., Asada H., Ito S. Reliability of aircraft structures under non-periodic inspections: A Bayesian approach // Eng. Fract. Mech. 1996. Vol. 53. No. 5. P. 789—805.

10. Rambalakos A., Deodatis G. Non-periodic inspection of aging aircraft structures // Proc. 9th Joint FAA/DoD/ NASA Conf. on aging aircraft (Atlanta, USA, GA, March 6—9, 2006). 2006. P. 1—18.

11. Yang J.N., Manning S.D., Garver W.R. Durability methods development [Электр. ресурс] (Technical report AFFDL-TR-79-3118). Vol. V: Durability analysis methodology development. Structural and Design Department, GDC, Fort Worth, Texas, US, 1979. Режим доступа: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a116395.pdf.

12. Goranson U.G. Damage tolerance. Facts and fiction [Электр. ресурс] // Keynote Presentation in Int. Conf. on damage tolerance of aircraft structure (Delft, Netherlands, 25 Sept. 2007). 2007. Режим доступа: http://dtas2007.fyper.com/userfiles/file/Paper%2011_Goranson.pdf.

13. Cavallini G., Lazzeri R. Probabilistic approach to fatigue risk assessment in aerospace components // Eng. Fract. Mech. 2007. Vol. 74. No. 18. P. 2964—2970.

14. Kim J.H., Zi G., Van S-N., Jeong M.C., Kong J.S., Kim M. Fatigue life prediction of multiple site damage based on probabilistic equivalent initial flaw model // Struct. Eng. Mech. 2011. Vol. 38. No. 4. P. 443—457.

15. Tong Y.C. Literature review on aircraft structural risk and reliability analysis (Technical report DSTO — TR-1110). Aeronautical and Maritime Research Laboratory, 2001.

16. Иванова В.С., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975.

17. Шетулов Д.И. Эффект «стесненности» деформации металлических образцов с увеличением их абсолютных размеров // Металлы. 1993. No. 4. С. 212—216.

18. Шетулов Д.И., Андреев В.В., Кравченко В.Н., Кисляков Ю.П. Взаимосвязь параметров сопротивления усталости и статической деформации как основа для прогнозирования прочности и долговечности металлических конструкционных материалов // Тр. Междунар. форума по проблемам науки, техники и образования. М.: АНЗ, 2001. С. 28—29.

19. Гегузин Я.Е. Физика спекания. М.: Наука, 1967.

20. Оксогоев А.А., Скрипняк В.А., Окунева Т. Структурная адаптация поликристаллических материалов к внешним воздействиям // Перспективные материалы и технологии для ракетно-космической техники / Под ред. А.А. Берлина, И.Г. Ассовского. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2007. Т. 3. С. 101—109.