Математическая модель ползучести и длительной прочности наводороженного титанового сплава ВТ6 при температуре 600$^\circ$C

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложена математическая модель для прогнозирования ползучести и длительной прочности титанового сплава ВТ6, наводороженного водородом, при температуре 600$^\circ$C. Разработана методика идентификации параметров модели на основании информации о стационарных кривых ползучести при фиксированных уровнях напряжений и концентрации внедренного водорода. Для сплава ВТ6 при $T=600$$^\circ$C выполнены расчеты кривых ползучести и времени до разрушения. Проверка адекватности модели проведена путем сравнения с экспериментальными данными, а также с результатами независимых расчетов по альтернативным моделям.  Показано, что модель обеспечивает удовлетворительную точность прогноза даже при значительном естественном разбросе экспериментальных данных. На основе анализа идентифицированных параметров модели исследовано влияние концентрации водорода на реологические свойства материала и механизм разрушения, проявляющееся в частичном охрупчивании и существенном изменении показателей нелинейности.

Об авторах

Владимир Павлович Радченко

Самарский государственный технический университет

Email: radchenko.vp@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4168-9660
Scopus Author ID: 7004402189
ResearcherId: J-5229-2013
https://www.mathnet.ru/rus/person38375

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Елена Андреевна Афанасьева

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: afanasieva.ea@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7815-2723
SPIN-код: 7548-9837
https://www.mathnet.ru/rus/person188683

кандидат физико-математических наук; младший научный сотрудник; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Михаил Николаевич Саушкин

Самарский государственный технический университет

Email: saushkin.mn@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8260-2069
Scopus Author ID: 35318659800
ResearcherId: A-8120-2015
https://www.mathnet.ru/rus/person38368

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

  1. Локощенко А. М., Ильин А. А., Мамонов А. М., Назаров В. В. Экспериментально-теоретическое исследование влияния водорода на ползучесть и длительную прочность титанового сплава ВТ6 // Металлы, 2008. №2. С. 60–66. EDN: IJPPCZ.
  2. Локощенко А. М., Назаров В. В., Новотный С. В., Ковальков В. К. Экспериментальное исследование ползучести и длительной прочности титанового сплава ВТ6 при температуре 600∘C // Вестн. двигателестр., 2006. №3. С. 56–59.
  3. Игумнов Л. А., Казаков Д. А., Шишулин Д. Н. [и др.] Экспериментальные исследования высокотемпературной ползучести титанового сплава ВТ6 в условиях сложного напряженного состояния под воздействием агрессивной среды // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2021. Т. 25, №2. С. 286–302. EDN: FNTAVO. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1850.
  4. Игумнов Л. А., Волков И. А., Казаков Д. А. [и др.] Численное моделирование процесса ползучести титанового сплава ВТ6 при многоосном напряженном состоянии с учетом влияния агрессивной среды // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2021. Т. 25, №3. С. 435–456. EDN: EIPPKA. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1873.
  5. Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.
  6. Носов В. К., Калачев Б. А. Водородное пластифицирование при горячей деформации титановых сплавов. М.: Металлургия, 1986. 118 с.
  7. Ильин А. А., Калачев Б.А., Носов В. К., Мамонов А. М. Водородная технология титановых сплавов. М.: МИСИС, 2002. 392 с.
  8. Zwicker U. Titan und Titanlegierungen. Berlin: Springer, 1974. 717 pp. (In German). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-80587-5.
  9. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979. 512 с.
  10. Локощенко А. М., Фомин Л. В., Третьяков П. М., Махов Д. Д. Ползучесть и длительная прочность водородсодержащего титанового сплава ВТ6 при кусочно-постоянной зависимости растягивающего напряжения от времени // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2023. Т. 27, №1. С. 179–188. EDN: NCUTFK. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1971.
  11. Локощенко А. М., Фомин Л. В., Ларин Н. С. Длительная прочность стержней, растягиваемых в агрессивной среде, при различных двухсвязных формах их поперечных сечений // Прикл. мат. мех., 2021. Т. 85, №1. С. 66–88. EDN: VVUUCI. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823521010045.
  12. Басалов Ю. Г., Локощенко А. М., Фомин Л. В. Ползучесть и длительное разрушение цилиндрической оболочки при нестационарном сложном напряженном состоянии в присутствии агрессивной окружающей среды // Изв. РАН. МТТ, 2021. №4. С. 109–120. EDN: MZUFSI. DOI: https://doi.org/10.31857/S0572329921040048.
  13. Ларин Н. C., Локощенко А. М., Фомин Л. В. Зависимость времени до разрушения стержней, растягиваемых при ползучести в присутствии агрессивной среды, от формы односвязного поперечного сечения // Изв. РАН. МТТ, 2019. №5. С. 59–69. EDN: WCLABH. DOI: https://doi.org/10.1134/S0572329919050106.
  14. Фомин Л. В. Басалов Ю. Г. Длительное разрушение составного стержня при растяжении в условиях ползучести в присутствии активной среды // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2024. Т. 28, №2. С. 390–400. EDN: WXJJNS. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu2018.
  15. Радченко В. П., Афанасьева Е. А., Саушкин М. Н. Прогнозирование высокотемпературной реологической деформации и длительной прочности вязкопластического материала по образцу-лидеру // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2023. Т. 27, №2. С. 292–308. EDN: EPOTNP. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu2001.
  16. Радченко В. П., Афанасьева E. A., Саушкин М. Н. Прогнозирование ползучести и длительной прочности материала по образцу-лидеру в условиях вязкого разрушения // Прикл. мех. техн. физ., 2023. Т. 64, №6. С. 199–209. EDN: JTYSNN. DOI: https://doi.org/10.15372/PMTF202315261.
  17. Lundin C. D., Aronson A. H., Jackman L. A., Clough W. R. Very-short-time, very-high-temperature creep rupture of type 347 stainless steel and correlation of data // J. Basic Eng., 1969. vol. 91, no. 1. pp. 32–38. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3571023.
  18. Hoff N. J. The necking and the rupture of rods subjected to constant tensile loads // J. Appl. Mech., 1953. vol. 20, no. 1. pp. 105–108. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4010601.
  19. Можаровская Т. Н. О зависимости времени до разрушения при длительном нагружении в условиях плоского напряженного состояния от минимальной скорости деформаций ползучести // Пробл. прочн., 1982. №12. С. 51–54.
  20. Можаровская Т. Н., Можаровский В. Н., Штефан Н. И. О зависимости времени до разрушения и установившейся скорости деформаций ползучести конструкционных материалов // Вiсник НТУУ “КПI”. Сер. Машинобудування, 2010. Т. 59. С. 37–40.
  21. Радченко В. П., Афанасьева Е. А., Саушкин М. Н. Прогнозирование ползучести и длительной прочности наводороженного титанового сплава ВТ6 по изделию-лидеру // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2025. Т. 29, №3. С. 579–590. EDN: VDHDWM. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu2202.
  22. Назаров В. В. Экспериментально-теоретическое исследование ползучести и длительной прочности металлов при одноосном и сложном напряженных состояниях: Дис. . . . канд. техн. наук: 01.02.06. М.: Моск. гос. индустриальный университет, 2008. 130 с.
  23. Самарин Ю. П. Уравнения состояния материалов со сложными реологическими свойствами. Куйбышев: КуГУ, 1979. 84 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кривые ползучести сплава ВТ6 ($T = 600$$^\circ$C, $c_m = 0$ мас.%): экспериментальные (сплошные линии), первичный расчет по модели (7) (штриховые линии) и окончательный расчет по полной модели (1)–(8) (штрих-пунктирные линии). Кривые: 1 — $\sigma = 217$ МПа, 2 — $\sigma = 167$ МПа, 3 — $\sigma = 117$ МПа, 4 — $\sigma = 67$ МПа, 5 — $\sigma = 47$ МПа (онлайн в цвете)

Скачать (210KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые ползучести сплава ВТ6 ($T = 600$$^\circ$C, $c_m = 0.1$ мас.%): экспериментальные (сплошные линии), первичный расчет по модели (7) (штриховые линии) и окончательный расчет по полной модели (1)–(8) (штрих-пунктирные линии). Обозначения кривых соответствуют рис. 1 (онлайн в цвете)

Скачать (234KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые ползучести сплава ВТ6 ($T = 600$$^\circ$C, $c_m = 0.2$ мас.%): экспериментальные (сплошные линии), первичный расчет по модели (7) (штриховые линии) и окончательный расчет по полной модели (1)–(8) (штрих-пунктирные линии). Обозначения кривых соответствуют рис. 1 (онлайн в цвете)

Скачать (216KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кривые ползучести сплава ВТ6 ($T = 600$$^\circ$C, $c_m = 0.3$ мас.%): экспериментальные (сплошные линии), первичный расчет по модели (7) (штриховые линии) и окончательный расчет по полной модели (1)–(8) (штрих-пунктирные линии). Обозначения кривых соответствуют рис. 1 (онлайн в цвете)

Скачать (95KB)
Метаданные

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).