ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СТАЛЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА ПЕРЕМЕННОГО НАГРУЖЕНИЯ

Исследована кинетика роста усталостной трещины сталей AISI 4030, 40Х, 40 при внешнем нагружении различного характера. Отмечено, что она во многом зависит от характера переменного нагружения. Получены экспериментальные данные кинетики роста усталостных трещин широкого спектра блочного и случайного нагружений исследуемых сталей и предложен подход для оценки роста трещин в зависимости от свойств материала и характера переменного внешнего воздействия. Показано, что продолжительность роста усталостной трещины на среднеамплитудном участке ее роста зависит от полноты (нерегулярности) блочного или случайного нагружения. Предложена зависимость оценки долговечности усталостной трещины от заданного начального размера до ее критической величины, соответствующей моменту разрушения материала. Для расчета использовали значение продолжительности роста усталостной трещины при отнулевом регулярном нагружении с максимальной нагрузкой, соответствующей максимальной нагрузке используемого в дальнейшем блочного или случайного нагружения, а также учитывали усталостные свойства материала, определяемые по наклону кривой выносливости при мягком симметричном нагружении. Другой подход связан с применением усредненных параметров кинетики усталостного роста трещины — наклоном кривой кинетической диаграммы усталостного разрушения (КДУР) при регулярном циклическом нагружении с теми же силовыми параметрами. В обоих случаях использовали линейный принцип суммирования роста трещины без взаимодействия амплитуд. Для исследования принятых допущений проведен расчет продолжительности роста трещин по программе суммирования прироста трещины за каждый цикл нагружения (цикл за цикл) без учета взаимодействия амплитуд нагружения.

1. Нестеренко Г. И. Усталость и живучесть конструкций стареющих самолетов / Труды ЦАГИ. 1998. Вып. 2631. С. 67 – 72.

2. Хейвуд Р. Б. Проектирование с учетом усталости. — М.: Машиностроение, 1969. — 504 с.

3. Савкин А. Н., Багмутов В. П. Прогнозирование усталостной долговечности высоконагруженных конструкций: монография. — Волгоград: ВолгГТУ, 2013. — 364 с.

4. Панасюк В. В. Механика разрушения и прочность материалов: Справ. пособие. Т. 4. — Киев: Наукова думка, 1988 – 1990. — 640 с.

5. Scorupa M. Load interaction effects during fatigue crack growth under. Part I. Empirical trends / Fatique Fract. Engineer. Matem. Struct. 1998. P. 987 – 1006.

6. Scorupa M. Load interaction effects during fatigue crack growth under variable amplitude loading — a literature review. Part II. Qualitative interprйtation / Fatigue Fract. Engineer. Mater., Struct. 1999. P. 905 – 927.

7. Kihl D. P. Stochastic fatigue concepts in welded surface scup structures. Departamental Report SSPD-90-173-25. — US Navy: David Taylor Research Center, Beteshda. 1999.

8. Paris P. C., Erdogan F. A. Critical Analysis of Crack Propagation Laws / Journal of Basic Engineering; Transaction, American Society of Mechanical Engineers. Series D. 1963. Vol. 85. P. 528 – 534.

9. Савкин А. Н., Андроник А. В., Корадди Р. Методика определения коэффициентов уравнения скорости роста трещины при циклическом нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 1. С. 57 – 63.