В лабораториях страны
Разработка ученых ИПМаш РАН поможет легче рассчитать срок службы деталей с переменными нагрузками
Ученые Института проблем машиноведения РАН вместе с коллегами выяснили, что сталь марки 20, которую широко используют в промышленности, после определенного количества циклов растяжения с полным снятием нагрузки перестает необратимо деформироваться и начинает работать почти как упругая пружина – возвращаясь в исходное состояние после каждого нажатия. Авторы создали математическую модель, которая точно предсказывает, когда именно наступает этот переход.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале «International Journal of Plasticity».
Многие детали автомобилей, самолетов и другой техники работают в условиях циклического нагружения – когда воздействие на них то возрастает, то падает. Материал постепенно деформируется: в нем возникают избыточные напряжения, которые приводят к трещинам и последующему разрушению деталей. Поэтому при проектировании любой техники инженерам нужно иметь возможность заранее предсказать, как именно металл будет реагировать на циклические нагрузки. Однако до сих пор надежной модели, которая могла бы математически это описать, не было. Поэтому специалистам приходилось закладывать в детали дополнительный запас прочности, делая их более тяжелыми и тратя больше материала на изготовление.
Ученые ИПМаш РАН и СПбГУ определили, как образцы стали марки 20, широко используемой в машиностроении, реагируют на многократные нагрузки, и создали математическую модель, описывающую переход материала от режима деформации к стабильному состоянию.