Наивысшая усталость цикла механики перспективных материалов, страница 2

я. Вычисление Высоких Пределов Дизайна Усталости Цикла под Объединенной Высокой и Низкой Усталостью Цикла 617 Индексов 639 Джозефа Р. Зуикера

Предисловие

Первый вопрос, который может задать возможный читатель или покупатель этой книги такой “Зачем нужна очередная книга по усталости?” Это - очень законный вопрос, потому что существует множество книг и сотни статей в журналах, имеющих отношение с различными аспектами усталости, в том числе наивысшей усталостью цикла (НУЦ). Фактически, в исследовании различных аспектов НУЦ, автор отодвигается в истории к работам из Вёхлера в конце 1800-ых так же, как и многие похожих статьи об усталости железнодорожных путей и мостов. Хотелось бы надеяться, что эту книгу делает и уникальной и технически интересной внешний фон и история недавних отказов НУЦ в области ВВС США, и программа, которая развилась благодаря вопросам, поставленным теми отказами. Эта книга должна быть значимой для студентов, ученых, инженеров и исследователей, которые имеют дело с НУЦ. Однако, главная аудитория этой книги - практикующий инженер, который имеет отношение к НУЦ с точки зрения проектирования или анализа. Книга может также служить дополнением к дипломированным курсам, которые копаются в почти любом аспекте НУЦ или как основание для кратких курсов дальнейшего образования. Книга выполнена в форме ряда обзорных статей о различных аспектах НУЦ, которые важны и которые не были раскрыты в полном объеме в одном месте в доступной литературе. С этой точки зрения, это должно быть полезным для исследователей и ученых, имеющих дело со любой из широкого разнообразием тем, связанных с НУЦ.

Предполагается, что у читателя есть элементарные знания механики перелома, сведения, которые включают механику материалов, и некоторое знание общих понятий усталости. По возможности, читателю представляется на рассмотрение некоторые общие ссылки для более полного освещения определенных тем, которые не могут быть затронуты полностью в этой книге. Книга написана на немного более высоком уровне и с большим количеством деталей, чем многие книги по механическому поведению, усталости, проектированию или материалам. Никакого намерения дублировать существующую литературу нет, хотелось бы скорее расширить освещение на несколько более продвинутом уровне. Для основного освещения части материала, содержавшего здесь, читатель направлен на рассмотрение, например, главы по НУЦ в книге Коллинза. Существующая книга обращается к проблемам НУЦ с точки зрения механики материалов. В этой книги нет никаких попыток обращаться к механизмам усталости. Такие книги, как из Suresh и Hertzberg описывают механизмам усталости вполне объемно и рекомендуются тем, кто хочет исследовать этот аспект НУЦ. Наивысшая усталость цикла была серьезной технической проблемой во многих отраслях промышленности с 1800-ых годов. Приблизительно в 1995 был ряд отказов газотурбинного двигателя на реактивном истребителе воздушных сил

Соединенных штатов, что вызвало большое беспокойство из-за чрезмерных затрат на обслуживание и потенциальных затрат на модернизации, но главным образом, из-за угрозы эксплуатационной готовности. В то время как причина этих отказов была приписана НУЦ, определенные причины не были известны, а риск длительного воздействия был еще менее известен. Интересно отметить, что за эти годы исследования отказа и детализированные исследования структуры ошибки показали, что без сомнения многие из этих отказов НУЦ можно было избежать! Из-за беспокойства по поводу НУЦ, даже при том, что НУЦ изучалась экстенсивно много лет, Воздушные силы начали программу по обращению к технологическим проблемам, связанным с НУЦ в газотурбинных двигателях. Основная цель состояла в том, чтобы уменьшить уровень НУЦ – связанные с этим отказы, обслуживание и издержки по замене деталей. Другая цель состояла в том, чтобы разработать как можно больше дефектоустойчивых производственных подходов для НУЦ и применить эти процедуры к следующему поколению двигателей, а именно, к двигателю для Совместного Ударного Истребителя. Команды, которые объединились для выполнения программы НУЦ, включали автора и других экспертов, как от промышленности, так и от правительства. Программа была разделена на множество технических областей для более самостоятельнго продвигжения вперед. Одним из аспектов программы, который отличается тем, что составлял почти одну треть общих усилий, были материалы; особенно дефектоустойчивые аспекты связанные с НУЦ. Рано, на стадии проектировании программы, стало ясно то, что проектирование НУЦ является фактически вполне прямолинейным, учитывая фактическую нагрузку (которая является проблемой сама по себе). Однако, способность НУЦ материала в реальной окружающей среде, где она одновременно подвергнута "повреждению" со стороны других эксплуатационных условий, является предметом, который получил мало или даже совсем не получил внимания исторически. НУЦ – в соединении с тремя условиями реального мира: низкой усталостью цикла, связанной усталостью, и повреждением посторонним предметом – была определена как большая проблема и сформировало основание научно-исследовательской программы, которая, как первоначально и прогнозировалось, продлится в течение 5 лет или больше. Это - в значительной степени, работы, связанные с той программой, которая является темой этой книги. Как у многих других авторов, существующая книга полагается в большой степени на собственные публикации автора. Второстепенные примечания и исследования, многие из которых не становились включенными в опубликованные работы по причинам ограничений длины, включены наряду с работами от многих коллег и других авторов, которые, так или иначе, способствовали развитию этой области. Наконец, автор должен оглянуться назад и отдать должное группе людей, университетам, и компаниям, которые составляли команду, которые работали над программой НУЦ. Например, миниманхэттенский проект, одна из самых прекрасных и самых талантливых команд в истории, была сформирована и сотрудничала, чтобы улучшить положение в знаниях о НУЦ и обеспечить технологию, которая повысила нашу способность при работе с озадачивающей проблемой материалов: дефектоустойчивости на уровне НУЦ в окружающей среде газотурбинного двигателя. Существующие книжные документы являются некоторыми из этих продвижений и расширяют проблему включений материалов и ее применение вне турбинных двигателей,  включающее вращающийся механизм или любые структурные компоненты, подвергнутые высокочастотной вибрирующей нагрузке.