Упругопластическая модель роста усталостных поверхностных трещин в толстостенных конструкциях при двухосном нагружении
Авторы: Вансович К.А.
Опубликовано в выпуске: #3(63)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1596
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Представлена модель роста поверхностных трещин в толстостенных элементах конструкций под действием двухосного циклического нагружения. По результатам испытания крестообразных образцов получены экспериментальные данные, на основании которых установлена зависимость скорости роста поверхностных трещин от степени двухосности нагружения. С помощью программы ANSYS исследовано поле деформаций в окрестности трещин с учетом упругопластических свойств материала. Разрушение в вершине усталостной трещины представлено как комбинация хрупкого разрушения в вершине трещины и вязкого разрушения в зоне развития пластических деформаций. Предложена формула для определения скорости роста усталостных поверхностных трещин с учетом хрупкого и вязкого параметров напряжений в вершине трещины.
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 поверхностными дефектами. Проблемы прочности, 1993, № 12, с. 1-59.
[3] Красовский А.Я., Орыняк И.В., Тороп В.М. Вязкое разрушение цилиндрических тел с аксиальными трещинами, нагруженных внутренним давлением. 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.
[7] Миронов А.А., Волков В.М. Модель разрушения оболочек с поверхностными трещинами. Проблемы прочности, 2006, № 68, с. 45-51.
[8] Lee S., Kim I., Park Y., Kim J., Park C. Fatigue Crack Growth Characteristics of the Pressure Vessel Steel SA 508 Cl.3 in Various Environments. Journal of the Korean Nuclear Society, 2001, vol. 33, no. 5, pp. 526-538.
[9] Ni K., Hu P. Three-dimensional Finite Element Modeling of Surface Crack on Titanium tubes. AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, Chicago, 10-13 August, 2009, pp. 10-13.
[10] Terfas O., Alaktiwi A. Ductile Crack Grows in Surface Cracked Pressure Vessels. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 2013, vol. 7, no. 1, pp. 46-52.
[11] Chen Y., Lambert S. Numerical modelling of Ductile Tearing for Semi-elliptical Surface Cracks in Wide Plates. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2005, vol. 82, pp. 417-426.
[12] Qiao X., He S. Safety Analysis of the Reactor Pressure Vessel of NHR-200. Technische Mechanik, 1998, vol. 18, no. 4, pp. 277-284.
[13] Grabulov V., Sedmak S., Sedmak A., Burzic Z. Structural Integrity Assessment of Pressure Vessels with Defect in Welded Joints. Scientific Technical Review, 2007, vol. LVII, no. 3-4, pp. 32-42.
[14] Sedmak A., Berkovic M., Savovic N. Numerical Analysis of Surface Crack Problems in Pressure Vessels. Structural Integrity and Life, 2004, vol. 4, no. 2, pp. 91-100.
[15] Terfas O. Effect of Geometry on Hydrostatic Stress and J-integral in Surface Cracks in Bending. Inernational. Journal of Mining, Metallurgy & Mechanical Engineering, 2014, vol. 2, no. 1, pp. 1-5.
[16] Вансович К.А., Ядров В.И. Усталостные испытания стальных крестообразных образцов с поверхностной трещиной при двухосном нагружении. Омский научный вестник, 2012, № 3 (113), с. 117-122.
[17] Vansovich K., Jadrov V., Beseliya D. The Effect of Stress State Characteristics on the Surface Fatigue Cracks Growth Rate into Account Plastic Deformations. Procedia Engineering, 2015, no. 113, pp. 244-253.
[18] Paris P., Erdogan F. A Critical Analysis of Crack Propagation Laws. Journal of Basic Engineering, 1963, vol. 85, pp. 528-534.