Моделювання експлуатаційної деградації сталей вантажних морських портових конструкцій у лабораторних умовах

Abstract

Досліджено вплив тривалості багатоциклового навантаження на комплекс механічних властивостей низькоміцних сталей, що визначають їх конструктивну міцність. Виділено три стадії циклування, яким відповідають чітко виражені закономірності зміни їх властивостей. Встановлено, що впродовж першої чутливі до втоми характеристики міняються практично однаково: дещо підвищується твердість та знижуються відносне видовження і ударна в’язкість. Мікротріщини, що з’являються та розвиваються на другій стадії, впливають тільки на ударну в’язкість: вона падає майже наполовину. Після утворення макротріщини на третій стадії подальше циклування практично не змінює механічні властивості сталей. Показано, що багатоциклова втома викликає подібні зміни стану металу, які притаманні сталям вантажних портових конструкцій упродовж тривалої експлуатації, і її можна використовувати для моделювання у лабораторних умовах експлуатаційної деградації їх механічних властивостей.

Исследовано влияние длительности многоциклового нагружения на комплекс механических свойств низкопрочных сталей. Выделено три стадии циклирования, которым соответствуют четко выраженные закономерности изменения свойств деформированных сталей. Установлено, что в течение первой стадии чувствительные к усталости характеристики меняются практически одинаково: несколько повышается твердость и снижаются относительное удлинение и ударная вязкость. Микротрещины, которые появляются и развиваются на второй стадии, влияют только на ударную вязкость: она падает почти наполовину. После образования макротрещины на третьей стадии дальнейшее циклирование практически не изменяет механические свойства сталей. Обнаружено, что многоцикловая усталость вызывает аналогичные изменения состояния металла, которые свойственны сталям грузовых портовых конструкций при длительной эксплуатации, и ее можно использовать для моделирования в лабораторных условиях эксплуатационной деградации механических свойств сталей.

The effect of high cycle loading duration on the complex of mechanical properties of low strength steels is investigated. Three stages of cycling are distinguished, to which the well-defined regularities of the properties change of the deformed steels correspond. It was established that at the first stage the fatigue-sensitive characteristics are changed practically equally: a hardness rises somewhat and elongation and impact strength decrease. Microcracks, which appear and develop at the second stage, effect the impact strength only which decreases almost in two times. After the macrocrack formation at the third stage, further cycling practically does not change the mechanical properties of steels. It was shown that the high cycle fatigue causes the similar changes of the metal state as in the steels of cargo port structures during their long-term service and it can be used for modelling in laboratory conditions of the exploited degradation of the mechanical properties of steels.