Холодная ползучесть титановых сплавов и ее учет при расчете несущей способности корпусных конструкций // Cold creep of titanium alloys and its consideration in calculation of hull structure bearing capacity

Abstract: Объект и цель научной работы. Представлен обзор работ, в которых исследовано влияние времени на деформирование титановых сплавов при комнатной температуре. Первая группа работ посвящена исследованию холодной ползучести в условиях одноосного напряженного состояния, вторая направлена на выполнение расчетов несущей способности корпусных конструкций, находящихся под действием нагрузок длительного характера. Материалы и методы. Исследован титановый сплав при комнатной температуре. Для описания деформирования материала используется теория упрочнения, в основе которой лежит зависимость между напряжением, остаточной деформацией и ее скоростью, которые являются функциями времени. Для определения характеристик материала проводятся экспериментальные исследования, которые охватывают широкий диапазон изменения скоростей остаточной деформации. Все испытания проводились на универсальных сервогидравлических испытательных машинах с процессорным управлением фирмы «Инстрон» серии 8800. Основные результаты. Представленные в обзорной работе результаты содержат новый подход к определению параметров материала в условиях ползучести, позволивший существенно сократить время проведения испытаний и повысить точность определения указанных параметров. Сформулированы и кратко изложены результаты следующих исследований: влияние истории нагружения, в том числе предварительного пластического деформирования прямого и обратного знака, на свойства титанового сплава в условиях холодной ползучести; чистый изгиб полосы титанового сплава с различающимися свойствами при растяжении и сжатии в условиях холодной ползучести. Полученные данные использованы при расчете несущей способности корпусных конструкций. Заключение. Использование представленных в обзоре работ позволяет существенно сократить время проведения испытаний для оценки свойств титанового сплава и разработать комплекс методов расчета несущей способности оболочек при длительном нагружении. Object and purpose of research. This paper is a review of publications analyzing the effect of time on titanium alloys deformations at room temperature. The first group of these publications studies the cold creep in uniaxial stress state, the second one discusses bearing capacity calculations of hull structures under long-term loads. Materials and methods. A titanium alloy was studied at room temperature. Mechanical behavior of this alloy described in terms of the hardening theory, i.e., in terms of the relations between the stress, residual strain and residual strain rate, which are functions of time. Experimental studies covering a wide range of residual strain rate were conducted. The corresponding characteristics of the material were determined. All tests were carried out on Instron 8800 processor-controlled universal servohydraulic machines. Main results. This review offers new approach to description of creep in materials. It makes the tests significantly faster, and allows to determine the related parameters with higher accuracy. This paper formulates and summarizes the results concerning loading history effect (including plastic pre-straining of both signs) on the cold-creep behavior of titanium alloys, pure bending of a titanium-alloy strip with anisotropic tension and compression behavior is analyzed in cold creep conditions. These data is used for calculation of hull structure bearing capacity. Conclusion. The presented results can significantly reduce the time of titanium-alloy tests. A set of methods for calculation of shell bearing capacity under long-term loading is developed