Густина пружної і непружної енергії циклічного деформування шаруватих матеріалів на основі заліза в розширеному діапазоні амплітуд навантаження

Анотація

Методами псевдовакуумної гарячої та холодної прокатки отримано три шаруваті матеріали з листів технічно чистого заліза з різним ступенем зв’язку між шарами. Методами збудження резонансних коливань у пласких зразках при згині визначено пружні, демпфуючі та характеристики багатоциклової втоми матеріалів. Розглянуто відомі залежності втомного пошкодження на основі моделі густини енергії циклічного деформування конструкційних матеріалів при малоцикловій втомі. На прикладі вказаних матеріалів показано можливість розширення такого енергетичного підходу на області багатоциклової втоми та неруйнівних навантажень. Розрахунки пружної та непружної частин густини енергії деформування виконано на основі експериментальних кривих втоми прокатаних шаруватих матеріалів у діапазоні від 10⁵ до 10⁷ циклів навантаження, а також залежностей декремента коливань цих матеріалів від амплітуди циклічного навантаження у діапазоні напружень від низьких до руйнівних. Таким чином, модель густини енергії деформування розширена на область неруйнівних циклічних (експлуатаційних) навантажень. При цьому показано, що значення густини пружної частини енергії циклічної деформації в 1,92 рази більш чутливі до амплітуди навантаження, ніж руйнівні значення напружень втомної кривої, а коефіцієнт достовірності густини повної частини енергії циклічного навантаження значно вищий, ніж коефіцієнт достовірності щільності непружної частини енергії деформації. Показано, що залежність декремента коливань від амплітуди циклічного навантаження і, відповідно, непружна частина густини енергії деформації чутливі до міжшарової міцності матеріалів, а опір втомі (границя витривалості) і, відповідно, пружна частина густини енергії деформації — до ступеня холодної прокатки шаруватого матеріалу.