Развитие усталостных трещин в жаропрочных сплавах при термомеханическом нагружении. Сообщение 1. Метод и результаты исследования скоростей развития трещин

Abstract

Предложена расчетно-экспериментальная методика изучения влияния циклического термомеханического нагружения, под которым понимается одновременное воздействие на исследуемый объект циклически изменяющейся механической нагрузки и переменной во времени температуры, приводящей к возникновению термических напряжений, на развитие трещин усталости в образцах с треугольным поперечным сечением. Приведены результаты расчета коэффициентов интенсивности напряжений в упругой постановке для угловой трещины нормального отрыва в случае нагружения чистым изгибом и переменной во времени температурой. Исследована трещиностойкость сплавов ХН70ВМТЮ (ЭИ617) и ХН73МБТЮ (ЭИ698) при постоянной температуре и при термомеханическом нагружении. Построены кинетические диаграммы разрушения сплавов при постоянной температуре и для двух режимов термоциклирования на припороговом и среднеамплитудном участках.

Запропоновано розрахунково-експериментальну методику вивчення впливу циклічного термомеханічного навантаження, яким вважається одночасний вплив на досліджуваний об’єкт циклічного механічного навантаження та змінної температури, що викликає термічні напруження, на розвиток тріщин утоми в зразках із трикутним поперечним перетином. Подано результати розрахунків коефіцієнтів інтенсивності напружень у пружній постановці для кутової тріщини нормального відриву у випадку навантаження чистим згином та для навантаження несталою температурою. Досліджено тріщиностійкість сплавів ХН70ВМТЮ (ЕІ617) та ХН73МБТЮ (ЕІ698) в умовах постійної температури та при термомеханічному навантаженні. Побудовано кінетичні діаграми утомного руйнування сплавів при постійній температурі і для двох режимів термоциклювання на припороговій та середньоамплі- тудній ділянках.

We propose a calculation-and-experimental technique for the investigation of the effect of thermomechanical loading (simultaneous exposure of the object under study to the action of cyclic mechanical load and variable temperature that induces generation of thermal stresses) on fatigue-crack propagation in specimens with triangular cross sections. We present stress intensity factors calculated in the elastic formulation for an angular tensile crack in the case of loading by pure bending and various temperature. We investigated crack resistance characteristics of KhN70VMTYu (ÉI617) and KhN73MBTYu (ÉI698) alloys at constant temperature and under thermomechanical loading conditions. We constructed kinetic diagrams of these alloys for the constant temperature loading condition and for two modes of thermal cycling which diagrams include threshold and medium-amplitude portions.