Упругопластическая модель роста усталостных поверхностных трещин в толстостенных конструкциях при двухосном нагружении

Упругопластическая модель роста усталостных поверхностных трещин…

Инженерный журнал: наука и инновации

# 3·2017 13

Заключение.

Предложенная модель роста усталостных поверх-

ностных трещин в толстостенных металлических конструкциях поз-

воляет выполнить оценку остаточного ресурса, если известны посто-

янные

формулы Пэриса для заданного материала, которые

можно определить на основании результатов усталостных испыта-

ний, проведенных при одноосном циклическом нагружении призма-

тических образцов с поверхностной трещиной. Для определения

остаточного ресурса деталей с поверхностной трещиной необходимо

исследовать ее напряженно-деформированное состояние под дей-

ствием внешних нагрузок и определить степень двухосности нагру-

жения в области трещины. Затем следует выделить элемент с трещи-

ной и смоделировать зону деформаций непосредственно в вершине

трещины размером 0,5 мм. В этой области размер конечных элемен-

тов должен соответствовать 0,001…0,005 мм. Напряжения у верши-

ны трещины рассчитываются для одноосного и двухосного нагруже-

ния с заданным коэффициентом двухосности нагружения. После

определения параметров β

, β

и γ

, γ

, характеризующих напряжен-

ное состояние у вершины трещины, используется формула (2) для

определения скорости роста при двухосном нагружении. Для опреде-

ления числа циклов нагружения, которое потребуется для прораста-

ния трещины до предельного размера, выполняется интегрирование

уравнения (2) при зафиксированных размерах и форме трещины, ко-

торые могут быть определены с помощью методов неразрушающего

контроля. Предельный размер трещины должен быть установлен

нормативно-технической документацией.

ЛИТЕРАТУРА

[1]

Raju I., Newman C. Stress Intensity Factors for Internal and External Surface

Crack in Cylindrical Vessels.

Journal of Pressure Vessel Technology

, 1982,

vol. 104, pp. 293–298.

[2]

Остсёмин А.А., Заварухин В.Ю. Прочность нефтепровода с поверхност-

ными дефектами.

Проблемы прочности

, 1993, № 12, с. 1–59.

[3]

Красовский А.Я., Орыняк И.В., Тороп В.М. Вязкое разрушение цилин-

дрических тел с аксиальными трещинами, нагруженных внутренним давле-

нием.

Проблемы прочности

, 1990, № 2, с. 16–20.

[4]

Фокин М.Ф. Оценка прочности труб магистральных трубопроводов с

дефектами стенки, ориентированными по окружности трубы, по критерию

возникновения течи перед разрушением.

Прикладная механика и

технологии машиностроения

Сб. науч. тр

. Нижний Новгород, Изд-во

Интелсервис, 2005, с. 69–76.

[5]

Sahu Y., Moulick S. Analysis of Semi-elliptical Crack in a Thick Walled

Cylinder Using FEM.

International Journal of Advanced Engineering Research

and Studies

, 2015, vol. IV, pp. 231–235.

[6]

Shahani A., Habibi S. Stress Intensity Factors in a Hollow Cylinder Containing a

Circumferential Semielliptical Crack Subjected to Combined Loading.

International Journal of Fatigue

, 2007, vol. 29, pp. 128–140.