К оценке кинетики упругопластического роста сквозной усталостной макротрещины в металлах при экстремальных и естественных условиях эксплуатации

Abstract

Полученное ранее автором соотношение между эмпирическими параметрами Ci и C2 позволяет исключить проведение в экстремальных и естественных условиях сложного эксперимента по определению эффективных характеристик циклической трещиностой- кости конструкционного материала и верхней границы ΔKjcl х роста сквозной усталостной макротрещины при закрытии ее вершины. Результаты основных испытаний по определению номинальных, эффективных характеристик циклической трещиностойкости и полученное соотношение достоверно описывают кинетику роста макротрещины на всем интервале кинетической диаграммы усталостного разрушения с помощью уравнения, учитывающего закономерности ее изменения в широком диапазоне действия различных факторов при экстремальных и естественных условиях, а также в случае наличия закрытия вершины трещины. При указанных условиях определена долговечность материала элемента с трещиной и его опасное граничное состояние. Анализ кинетики роста сквозной усталостной макротрещины показал, что стабильность распространения трещины обеспечивается наличием остаточных сжимающих напряжений вдоль ее берегов.

Завдяки отриманому раніше автором співвідношенню між емпіричними параметрами С і и С 2 відпадає необхідність у постановці в екстремальних і природних умовах складного експерименту по визначенню ефективних характеристик циклічної тріщиностійкості конструкційного матеріалу і верхньої межі ΔKjcl х поширення в ньому тріщини від утомленості за наявності закриття вістря тріщини. Результати основних випробувань по визначенню номінальних, ефективних характеристик циклічної тріщиностійкості і отримане співвідношення достовірно описують кінетику поширення макро- тріщини на всьому інтервалі кінетичної діаграми втомного руйнування за допомогою рівняння, що ураховує закономірності її зміни в широкому діапазоні дії різних чинників в екстремальних і природних умовах та при закритті тріщини. За вказаних умов визначена довговічність матеріалу елемента з тріщиною та його небезпечний граничний стан. Аналіз кінетики росту наскрізної утомної макротріщини свідчить, що стабільність поширення тріщини забезпечується наявністю залишкових стискуючих напружень вздовж її берегів.

We apply the earlier determined ratio between parameters C1 and C2 for evaluation of effective characteristics of cyclic crack resistance of a structural material, as well as the upper growth boundary ΔKjcl х for a through fatigue macrocrack with a crack tip closure in extreme and normal loading conditions. This technique is an easy-to-use alternative to a complex test procedure. Results of the basic tests on determination of nominal effective characteristics of cyclic crack resistance and the obtained above-mentioned ration make possible reliable description of the macrockrack propagation kinetics for the total range of fatigue fracture kinetic diagram by use of the equation, which accounts for the rules of its variation under extreme and normal conditions, as well as in the case of crack tip closure. For the above conditions we assessed the cracked element durability and its critical state. Analysis of a fatigue through crack propagation kinetics has demonstrated the propagation stability within the range of compressive residual stress acting along the crack faces.