Кинетическое уравнение устойчивого роста трещин малоцикловой усталости

Н. В. Туманов

Аннотация


На основе анализа литературных данных о корреляции коэффициентов эмпирического уравнения Пэриса, связывающего степенной зависимостью скорость роста трещины усталости (СРТУ) с размахом коэффициента интенсивности напряжений (КИН), установлено, что указанное уравнение содержит скрытый параметр, нормирующий величину размаха КИН, причём как сам параметр, так и коэффициент пропорциональности между СРТУ и некоторой степенью пронормированного размаха КИН являются постоянными или слабо изменяющимися величинами для сплавов разного типа на одной и той же основе. Из соображений размерности и симметрии определены природа этого параметра, а также величины коэффициента пропорциональности и показателя степени. В результате получено кинетическое уравнение, совпадающее с кинетическим уравнением устойчивого роста трещин малоцикловой усталости (МЦУ), выведенным ранее с использованием физически обоснованной математической модели. Такое же уравнение получено при обработке приведённых в литературе экспериментальных данных, описывающих кинетику трещин МЦУ в стандартных образцах на стадии устойчивого роста с использованием в качестве меры СРТУ шага усталостных бороздок. Приведены примеры применения указанного уравнения для моделирования устойчивого роста трещин МЦУ в дисках авиадвигателей.


Ключ. слова


Кинетика усталостных трещин; уравнение Пэриса; малоцикловая усталость; усталостные бороздки

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов / под. ред. Е.М. Морозова. М.: Международный институт безопасности сложных технических систем. 1995. 359 с.

2. Romvari P., Tot L., Nad D. Analysis of irregularities in the distribution of fatigue cracks in metals // Strength of Materials. V. 12, no. 12. 1980. P. 1481-1492. DOI: 10.1007/bf00762146

3. Paris P., Erdogan F. A critical analysis of crack propagation laws // Journal of Basic Engineering (Trans. ASME). 1963. No. 12. P. 528-534. DOI: 10.1115/1.3656900

4. Niccolls E.H. A correlation for fatigue crack growth rate // Scripta Metallurgica. 1976. V. 10, no. 4. P. 295-298.

5. Tanaka K., Matsuoka S. A tentative explanation for two parameters, C and m, in Paris equation of fatigue crack growth // Int. Journal of Fracture. 1977. V. 13, no. 5. P.563-584. DOI: 10.1007/bf00017293

6. Ярема С.Я. О корреляции параметров уравнения Париса и характеристиках циклической трещиностойкости материалов // Проблемы прочности. 1981. № 9. С. 20-28.

7. Потапов С.Д., Перепелица Д.Д. Исследование циклической скорости роста трещин в материалах основных деталей авиационных ГТД // Технология легких сплавов. 2013. № 2. С. 5-19.

8. Голубовский Е.Р., Волков М.Е., Эмаусский Н.М. Оценка скорости развития трещины усталости в никелевых сплавах для дисков ГТД // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 229-235.

9. Бриджмен П.В. Анализ размерностей. М.-Л.: ОНТИ-ГТТИ, 1934. 120 с.

10. Эйнштейн А. Элементарное рассмотрение теплового движения молекул в твёрдых телах. Собрание научных трудов. Т. 3. М.: Наука, 1966. С. 253-264.

11. Туманов Н.В. Стадийность кинетики усталостных трещин и механизм периодического расслаивания-разрыва // Труды Первой международной конференции «Деформация и разрушение материалов». Т. 1. М.: ИМЕТ РАН, 2006. С. 85-87.

12. Туманов Н.В., Лаврентьева М.А., Черкасова С.А. Реконструкция и прогнозирование развития усталостных трещин в дисках авиадвигателей // Конверсия в машиностроении. 2005. № 4-5. С. 98-106.

13. Туманов Н.В., Лаврентьева М.А., Черкасова С.А., Серветник А.Н. Моделирование устойчивого роста усталостных трещин в дисках турбины авиадвигателей при простом и сложном циклах нагружения // Вестник СГАУ. 2009. № 3(19), часть 1. С.188-199.

14. Туманов Н.В., Лаврентьева М.А. Фундаментальные и прикладные аспекты кинетики усталостных трещин // Труды II Международной конференции «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении». М.: ИМАШ РАН, 2012. С. 442-448.

15. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения. Киев: Наукова думка, 1978. 352 с.

16. Bates R.C., Clark W.G. Fractography and fracture mechanics // Trans. ASM. 1969. V. 62, no. 2. P. 380-389.

17. Яковлева Т.Ю. Локальная пластическая деформация и усталость металлов. Киев: Наукова думка, 2003. 236 с.

18. Туманов Н.В., Лаврентьева М.А. Концепция аддитивности циклической долговечности и её применение для определения ресурса дисков авиадвигателей // Вестник СГАУ. 2014. № 5(47), часть 1. C. 9-19. DOI: 10.18287/1998-6629-2014-0-5-1(47)-9-17

19. Кишкина С.И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1981. 280 с.

20. Рыбин В.В., Пациорных А.И., Полиэктов Ю.И. Особенности разрушения высокопрочных литейных сталей при малоцикловой усталости // Проблемы прочности. 1975. № 6. С. 32-39.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-1(47)-18-26

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник СГАУ, 2015

 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533