РЕЛАКСАЦИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНО-УПРОЧНЕННОМ ПРИЗМАТИЧЕСКОМ ОБРАЗЦЕ С КОНЦЕНТРАТОРОМ НАПРЯЖЕНИЙ ПОЛУКРУГЛОГО ПРОФИЛЯ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Сведения об авторах
  • Самарский государственный технический университет, Самара, Российская Федерация
  • Самарский государственный технический университет, Самара, Российская Федерация
  • Филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани, Сызрань, Российская Федерация

Аннотация

Разработан численный метод анализа кинетики процесса релаксации остаточных напряже- ний в призматическом образце с надрезами полукруглого профиля после опережающего вибро- ударного ультразвукового поверхностнопластического упрочнения дробью в условиях высоко- температурной ползучести, базирующийся на методе конечных элементов. Метод включает этап реконструкции (восстановления) остаточных напряжений в гладком упрочненном образце по известной экспериментальной информации, решения задач о перераспределении напряжений после нанесения надреза и расчета кинетики остаточных напряжений в условиях ползучести. В качестве иллюстрации метода решены задачи для призматического образца 100×10×10 мм с радиусами надрезов 0,1×0,5 мм из сплава ЭП742 при температуре 650°С в условиях темпера- турной выдержки длительностью 300 ч. Выполнена проверка соответствия данных расчета по разработанному методу экспериментальным данным и данным расчета методом сеток в частном случае для гладкого образца. Проанализирована кинетика распределения остаточных напряже- ний вследствие ползучести по глубине от дна концентратора вглубь образца в различные мо- менты времени на интервале 300 ч. На основании данных расчетов показано, что наибольшая скорость релаксации наблюдается в концентраторах напряжений при ρ = 0,1 и 0,2 мм, но во всех случаях после ползучести в течение 300 ч сохраняются сжимающие остаточные напряжения как в области, прилегающей к надрезу, так и вдали от концентратора. Показано, что надрезы прак- тически не оказывают влияния на изменение геометрии образцов, по сравнению с упрочненными гладкими образцами, при этом наблюдается уменьшение величины прогиба упрочненных образ- цов в процессе ползучести.

Ключевые слова

призматический образецопережающее поверхностное пластическое деформированиенадрез полукруглого профиляостаточные напряженияползучестьрелаксациятемпературная выдержка.

Литература

  1. 1.Fatigue strength of non-load-carrying fillet welded joints: Effects of weld residual stresses and stress concentration/ I. Takahashi, T. Yoshii, H. Iidaka [et al.] // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. – 1993. – Vol. 16, no. 1. – P. 37–51. DOI: 10.1111/j.1460-2695.1993.tb00069.x Scholar
  2. 2.Xu, K. Effect of residual stress on fatigue behaviour of notches / K. Xu, J. He, H. Zhou // International Journal of Fatigue. – 1994. – Vol. 16, no. 5. – P. 337–343. DOI: 10.1016/0142-1123(94)90272-0 Scholar
  3. 3.Influence of residual stresses and mean load on the fatigue strength of case-hardened notched specimens / T. Krug, K.H. Lang, T. Fett, D. Löhe // Materials Science and Engineering: A. – 2007. – Vol. 468. – P. 158–163. DOI: 10.1016/j.msea.2006.07.167 Scholar
  4. 4.Buchanan, D.J. Relaxation of shot-peened residual stresses under creep loading / D.J. Buchanan, R. John // Scripta Materialia. – 2008. – Vol. 59, no. 3. – P. 286–289. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2008.03.021 Scholar
  5. 5.Analytical modelling for residual stresses produced by shot peening / A.S. Franchim, V.S. de Campos, D.N. Travessa, C. de Moura Neto // Materials & Design. – 2009. – Vol. 30, no. 5. – P. 1556–1560. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.07.040 Scholar
  6. 6.Buchanan, D.J. Retained residual stress profiles in a laser shock-peened and shot-peened nickel base superalloy subject to thermal exposure / D.J. Buchanan, M.J. Shepard, R. John // International Journal of Structural Integrity. – 2011. – Vol. 2, no. 1. – P. 34–41. DOI: 10.1108/17579861111108590 Scholar
  7. 7.Analysis of shot-peening and residual stress relaxation in the nickel-based superalloy RR1000 / B. Foss, S. Gray, M. Hardy [et al.] // Acta Materialia. – 2013. – Vol. 61, no. 7. – P. 2548–2559. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.01.031 Scholar
  8. 8.Buchanan, D.J. Residual stress redistribution in shot peened samples subject to mechanical loading / D.J. Buchanan, R. John // Materials Science and Engineering: A. – 2014. – Vol. 615. – P. 70–78. DOI: 10.1016/j.msea.2014.06.118 Scholar
  9. 9.Саушкин, М.Н. Метод расчета остаточных напряжений в надрезах с полукруглым профилем в полом поверхностно упрочненном цилиндрическом образце / М.Н. Саушкин, В.П. Радченко, А.Ю. Куров // Прикладная механика и техни- ческая физика. – 2013. – Т. 54, № 4(320). – С. 150–157. Scholar
  10. 10.Гринченко, И.Г. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов / И.Г. Гринченко. – М.: Машиностроение, 1971. – 120 с. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
25.11.2024
В выпуске
25.11.2024
Выпуск
№ 4 (2024)
Поделиться