Тріщиностійкість і залишковий ресурс осей колісних пар з урахуванням структурно-механічної неоднорідності

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.02.04 – Механіка деформівного твердого тіла. – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2015. Дисертацію присвячено виявленню основних закономірностей впливу експлуатаційних чинників (температури, асиметрії циклу навантажування) та структурно-механічної неоднорідності на циклічну тріщиностійкість сталі ОСЛ і уточнення методики оцінювання залишкового ресурсу осі з урахуванням структурно-механічної неоднорідності матеріалу. Встановлено взаємозв’язок між мікромеханізмами та енергетичними, деформаційними і силовими характеристиками руйнування за циклічного, статичного та ударного навантаження сталі ОСЛ. Виявлено основні закономірності впливу градієнту фізико-механічних властивостей на циклічну тріщиностійкість сталі ОСЛ за асиметрії циклу навантажування R = 0 і R = -1. Встановлено і систематизовано мікромеханізми поширення втомної тріщини в сталі ОСЛ. Вдосконалено методику оцінювання залишкової довговічності осі колісної пари з тріщиноподібним дефектом із урахуванням структурної неоднорідності матеріалу. Виконано моделювання росту півеліптичної втомної тріщини початковою глибиною 5 мм в припущенні градієнту параметрів циклічної тріщиностійкості.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.04 – Механика деформируемого твердого тела. – Тернопольский национальный технический университет имени Ивана Пулюя, Тернополь, 2015. Диссертация посвящена установлению основных закономерностей влияния эксплуатацыонных факторов (температуры, ассиметрии цикла нагружения) и структурно-механической неоднородности на циклическую трещиностойкость стали ОСЛ и уточнения методики оценки остаточного ресурса оси с учетом структурно-механической неоднородности материала. Установлены основные закономерности влияния температур 20оС и -40оС на ударную вязкость, энергию зарождения и распостранения трещины в стали ОСЛ. Установлены основные закономерности влияния высоты губ среза на ударную вязкость материала оси. Исследовано, что при комнатной и низкой температуре зависимость энергии распостранения трещины от высоты губ среза является инвариантной к изменению физико-механических свойств стали ОСЛ по радиусу вырезки с оси. Установлена взаемосвязь между микромеханизмами и энергетическими, деформационными и силовыми характеристиками разрушения за циклического, статического и ударного нагружения стали ОСЛ. Установлены основные закономерности влияния градиента физико-механіческих свойств на циклическую трещинностойкость стали ОСЛ при ассиметрии цикла нагружения R = 0 и R = -1. Установлены и систематизированы микромеханизмы распостранения усталостной трещины в стали ОСЛ. Усовершенствовано методику оценки остаточной долговечности оси колесной пары с поверхностной полуэллиптической трещиной, которая учитывает влияние градиента циклической трещиностойкости материала на кинетику роста усталостной трещины. Уточнено остаточную долговечность оси колесной пары с учетом структурной неоднородности материала, что необходимо учитывать при определении межинспекционных периодов контроля колесных пар. Смоделирован рост полуэлептической усталостной трещины начальной глубиной 5 мм при наличии градиента параметров циклической трещинностойкости.

Dissertation for Candidate of Science degree in Engineering in speciality 01.02.04 – Mechanics of deformable solids. – Ternopil Ivan Pul'uj National Technical University, Ternopil, 2015. The thesis is devoted to revealing the basic laws of operational factors (temperature, stress ratio) and structural and mechanical heterogeneity impact on fatigue crack growth of the OSL steel and refinement of axle residual life assessment procedure considering structural and mechanical heterogeneity of material. The interrelation between micromechanisms and energy, force and deformation parameters of failure by cyclic, static and impact loading of the OSL steel has been found. The basic mechanisms of the mechanical properties gradient effect on fatigue crack growth of the OSL steel have been found at stress ratio R = 0 and R = -1. Summary and systematization of the micromechanisms of fatigue crack propagation in the OSL steel were made. Procedure of residual lifetime assessment of a wheelset axle with crack defect was improved taking into account the structural heterogeneity of the material. Modelling of fatigue semi-elliptical crack growth with initial depth of 5 mm was made assuming gradient of cyclic crack resistance properties.