Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 1

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 1. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 105 УДК 539.4.015 ПОЛЗУЧЕСТЬ И УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ С ПОЗИЦИЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ РАЗРУШЕНИЯ М.Г. ПЕТРОВ, канд. техн. наук, доцент (ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина», г. Новосибирск) Петров М.Г. – 630051, г. Новосибирск, ул. Ползунова, 21, Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина, e-mail: markp@risp.ru Рассматривается ползучесть металлических сплавов как термоактивированный процесс. Анализ результатов испытаний, проведённых в различных температурно- временных условиях, выявляет физические законы деформирования и разрушения, которые затем используются для построения структурных моделей материалов. Эти модели описывают амплитудные зависимости неупругости материалов, связывают их с распределением внутренних напряжений по объёму твёрдого тела и воспроизводят в расчётах микропластические деформации, вызывающие усталостное разрушение. Поскольку температура и время входят в дифференциальные уравнения физической кинетики в явном виде, решается задача прогнозирования долговечности материалов при произвольных температурно-силовых условиях. Ключевые слова: ползучесть, усталость, пластическое течение, неупругие деформации, внутренние напряжения, разрушение, прочность, долговечность. Введение Зависимость использующихся в инженерной практике прочностных характеристик материалов (различных «пределов» – прочности, текучести, усталости и др.) от температуры и времени указывает на их некоторую общую физическую причину. Большой объём экспериментальных исследований привёл к пониманию того, что разрушение является кинетическим процессом, происходящим во времени [1–3]. Все прочностные характеристики материалов определяются, прежде всего, температурой, являющейся мерой внутренней энергии твёрдого тела, и рядом других внутренних и внешних факторов. К внутренним факторам относятся теплофизические свойства веществ, составляющих материал, и его структура, а к внешним – вид и характер нагружения, воздействия окружающей среды. Кинетическая природа прочности твёрдых тел выявляется в простых опытах на долговечность при постоянных и нарастающих нагрузках, при которых можно наблюдать появляющиеся и развивающиеся во времени повреждения в виде микротрещин или пор. Анализ долговечности  и скорости течения материалов   p как функций температуры T и напряжений  указывает на физические причины этих процессов, которые выражаются зависимостями         RT U 0 0 exp и           RT Q p 0 0 exp  , (1) где R – универсальная газовая постоянная, U 0 и Q 0 – начальные значения энергии активации (ЭА) разрушения и деформирования, γ и  – активационные объёмы,   – структурный