Study of cycle life of a material in conditions of low-cycle fatigue and long-term strength

S A Bukatyi,A A Okrugin

doi:10.18287/1998-6629-2014-0-5-4(47)-72-77

Abstract

Experimental studies shows that the main parts - the shaft and the disks of gas turbine engines, working in the conditions of low-cycle fatigue and durability, have a durability far exceeding the resource identified by calculation based on the hypothesis of linear summation of damage. Therefore, further clarification is needed calculation methods, allowing greater use of the reserves of strength parts. The performed research studies the influence on the durability of the increasing duration of zero cycle of loading samples with a period of T=200 s. and the restraint at the maximum and minimum levels: Dtmax=120 s. and Dtmin=60 s. The studies were performed on a standard round specimens with the diameter of the working area of 7.5mm. Shown that when you restrain a loading there is in the material proceeds relaxation process, combined with a deforming cyclic hardening and increasing of the plastic deformation. It was found that the hypothesis of a linear summation of static and cyclic components of the damage in the conditions of low-cycle fatigue and long-term strength is not confirmed. The increasing of the restraint in the loading cycle under the load to Dtmax=20 s. or more leads to a significant increase - up to 94 % of the static component of damage. The research results obtained during cyclic and repeated static loading, helped to confirm and substantiate the existence of a previously unknown Effect of cyclic hardening materials, due to the duration of the maximum load in the cycle of loading.

Highlights

Экспериментальные исследования показывают, что основные детали – валы и диски газотурбинных двигателей, работающие в условиях малоцикловой усталости и длительной прочности, имеют долговечность, значительно превышающую ресурс, определяемый расчётным путём на основе гипотезы линейного суммирования повреждений
Где De – размах деформаций, включающий интенсивность размахов упругих и пластических деформаций за цикл нагружения
Experimental studies shows that the main parts - the shaft and the disks of gas turbine engines, working in the conditions of low-cycle fatigue and durability, have a durability far exceeding the resource identified by calculation based on the hypothesis of linear summation of damage

Summary

Dt max max

Для сравнительных испытаний использовали циклы нагружения, обычно применяемые для испытаний на МЦУ, с выдержками Dtmax = Dtmin = 0,5 c и общим периодом Т = 2 с. В работе [2] приведена диаграмма растяжения с перерывами нагружения до 120 с. В смещённой системе координат показано, что при остановке нагружения протекают релаксационные процессы, сопровождающиеся ростом пластических деформаций Поэтому дополнительно были проведены испытания образцов с выдержками Dtmax = Dtmin = 20 c при Т = 60 с. Накапливающихся в образцах в процессе испытаний на МЦУ и статических испытаний на длительную прочность, осуществляли на основании гипотезы о линейном суммировании статической и циклической составляющих [4]: Пс + Пц = 1. Что все циклы на каждом этапе нагружения одинаковы, можно записать:. Где De – размах деформаций, включающий интенсивность размахов упругих и пластических деформаций за цикл нагружения

De pl i

Расчётные данные

Библиографический список

Findings

Информация об авторах