Критерии разрушения теплонапряженных деталей поршневых двигателей и обзор методик оценки долговечности поршней

При проектировании, расчете и доводке двигателя до заданных показателей необходим более полный и точный учет всех величин, определяющих его ресурс. На неустановившихся режимах тракторных дизелей напряженность поршня меняется во времени, что приводит к появлению трещин на кромке его камеры сгорания. В первую очередь это относится к камерам сгорания полуоткрытого типа. Появление трещины и ее рост до критической длины часто приводят к разрушению кромки камеры сгорания. В связи с этим выбор критериев разрушения поршней в эксплуатации - актуальная задача. Оценку долговечности следует проводить по критериям термической усталостной прочности, которые можно разделить на три группы: деформационные, деформационно-кинетические и энергетические. Деформационные критерии получили наибольшее распространение. С учетом активного нагружения в условиях одноосного растяжения определяется накопление повреждений, связанных с пластической деформацией материала, или критерий максимальной деформации. Наряду с экспериментальными методиками, требующими затрат времени и денежных средств, широкое применение нашли методики оценки долговечности, базирующиеся на численных расчетах, например на методе конечных элементов. Усталостные свойства материала в области малого числа циклов определяются уравнениями Коффина-Мэнсона в форме, введенной Дж. Морроу, для амплитуд упругой и пластической деформаций в зависимости от числа циклов до разрушения. Анализ работ различных авторов показал, что процесс роста трещины не рассматривается в полном объеме. Отсутствие расчетного подхода к определению остаточного ресурса требует совершенствования методики расчета, которая должна учитывать перепад температур на поверхности поршня, давление газов, геометрические размеры поршня, влияющие на концентрацию напряжений.

термическая прочность, повреждения, долговечность, критерии прочности, деформации, малоцикловая усталость