1 Анализ исследований повреждения материалов в результате процессов усталости и ползучести

Экспериментальные исследования пластического деформирования показывают, что кроме эффектов, которые описываются классическими теориями пластичности, таких как: пластическая несжимаемость, нелинейное монотонное упрочнение, эффект Баушингера и т.п., при циклическом и при непропорциональном деформировании проявляется целый ряд специфических и малоизученных эффектов. Так обнаружено, что скорость монотонного упрочнения зависит от направления деформирования. Обнаружено также, что закономерности циклического упрочнения коренным образом отличаются от закономерностей монотонного упрочнения. Процесс стабилизации петли гистерезиса зависит от амплитуды деформаций и возобновляется при изменении амплитуды циклического деформирования, заканчиваясь стабилизацией петли гистерезиса на новом уровне. При непропорциональном деформировании циклическое упрочнение зависит от формы траектории деформаций и значительно выше, чем в пропорциональном процессе.

Направления развития моделей пластичности в последние десятилетия диктовалось потребностью в адекватном математическом моделировании экспериментально обнаруженных закономерностей. Применялись различные принципы построения математических моделей неупругого поведения, однако, в настоящее время наиболее распространено использование различных модификаций теории течения с комбинированным изотропным и кинематическим упрочнением, позволяющих описывать перечисленные классы эффектов путем введения дополнительных внутренних параметров состояния и соответствующих эволюционных уравнений.

Развитие экспериментальных и теоретических исследований неупругого поведения материалов связано с именами отечественных исследователей, таких как: А.А. Ильюшин, В.С. Ленский, В.В. Новожилов, Ю.Н. Работнов,.М. Качанов, А.Ю. Ишлинский, Ю.И. Кадашевич, Н.И. Малинин, В.В. Москвитин, В.С. Бондарь, Р.А. Васин, Р.М. Шнейдерович, А.Г. Угодчиков, Ю.Г. Коротких, А.И. Садырин, В.А. Скуднов, В.А. Пелешко, И.Ф.Копнов, А.Б. Мосолов, Г.Б. Талыпов, С.П. Помыткин.

Большой вклад сделан зарубежными исследователями, среди которых: Прагер, Райс, Генки, Мизес, Баушингер, Д. Друккер, З. Мруз, С. Мураками, Оно, С. Танака, М. Оока, П. Пежина, В. Кафка, В. Счепиньски, Р. Хилл, Беналлал, Д. Марки, Р. Криг, Д. Колларов, Р.Шабош, Е. Кремпл, Ф. Леки, К. Миллер, М. Браун, К. Валанис, Циглер, А. Джайлетт, Д. Макдауэл, Лэмба, Сайдботтом, Каназава.

Развитие экспериментальных и теоретических исследований развития процессов деградации конструкционных материалов и способов оценки их усталостной долговечности связано с именами отечественных исследователей, таких как: С.В. Серенсен, Р.М. Шнейдерович, Ю.Н. Работнов, Л.М. Качанов, Н.А. Махутов, А.И. Романов, Р.А. Дульнев, П.И. Котов, Н.С. Можаровский, Ю.Г. Коротких, О.И. Бех, Р.А. Васин, В.С. Бондарь, В.А. Скуднов, И.А. Титарев. Большой вклад сделан зарубежными исследователями, среди которых: Д. Беттен, П. Бивер, Д. Крайцинович, А. Литевка, С. Саваль, Гаруд, Голос, Лефевр, Эльин, Мэнсон, С. Мураками, Д. Соси, Джайлетт, Даулинг, Леметр, Боднер, Лидхолм, Иида, Дж. Коллинз, Ю.Г. Коротких, В.М. Волков, И.А. Волков, С.Н. Щукаев, Е. Кремпл, С. Саваль, Л. Коффин.

Установлено, что разрушение конструкции является следствием сложных, совместно протекающих процессов накопления повреждений материала конструкции. Микроскопические механизмы накопления повреждений в результате ползучести, мало- и многоцикловой усталости отличаются друг от друга. Поврежденность материала носит анизотропный характер, однако, в первом приближении может быть описана с помощью скалярной меры. Процесс накопления усталостных повреждений включает в себя две стадии: стадию зарождения дефектов и стадию их развития и распространения. Процесс накопления повреждений происходит нелинейно. Нелинейным образом суммируются повреждения при чередовании блоков деформирования с разными амплитудами. Процесс накопления повреждений сильно зависит от истории деформирования и изменения температуры, а также от вида траектории деформаций.

Разработке эффективных методов решения краевых задач с учетом неупругого поведения материала посвящено необозримое количество публикаций, среди авторов которых множество как отечественных, так и зарубежных исследователей. В их числе: Дж. Аргирис, О. Зенкевич, Е.М. Морозов, Г.П. Никишков, Д. Норри, Ж. де Фриз, В.А. Постнов, Л.А. Розин, С.А. Капустин, Л. Сегерлинд, Г. Стренг, Дж.Галлагер, Дж. Оден.