Розрахункова модель росту втомної макротріщини за змішаного Ⅰ + Ⅲ макромеханізму руйнування

Abstract

На основі енергетичного підходу механіки руйнування побудовано розрахункову модель поширення втомної макротріщини в тривимірному пружньопластичному тілі за змішаного Ⅰ + Ⅲ макромеханізму руйнування. Одержане кінетичне рівняння уможливлює визначати період докритичного росту втомної макротріщини, який відповідає залишковій довговічності елементу металоконструкції з тріщиною під зовнішнім циклічним навантаженням. Кінетичне рівняння моделі містить лише дві експериментальні константи матеріалу, що визначаються з випробувань на циклічну втому. Запропонована в роботі розрахункова модель може бути використана при побудові методик розрахунку залишкового ресурсу металевих елементів конструкцій з втомними тріщинами, що розвиваються за змішаним Ⅰ + Ⅲ макромеханізмом руйнування.

На основе энергетического подхода механики разрушения построена расчётная модель распространения усталостной макротрещины по смешанному Ⅰ + Ⅲ макромеханизму разрушения в трёхмерном упругопластическом теле. Полученное кинетическое уравнение позволяет определять период докритического роста усталостной макротрещины, который соответствует остаточной долговечности элемента металлоконструкции с трещиной под внешним цикличным нагружением. Кинетическое уравнение модели содержит только две экспериментальные константы материала, определяемые из испытаний на циклическую усталость. Предложенная в работе расчётная модель может быть использована при построении методик расчёта остаточного ресурса металлических элементов конструкций с усталостными трещинами, растущими по смешанному Ⅰ + Ⅲ макромеханизму разрушения.

Based on energy approach in the mechanics of fracture, the calculation model of fatigue macrocrack propagation in three-dimensional elastoplastic body is constructed for the case of Ⅰ + Ⅲ mixed-mode of fracture macromechanism. Subcritical period of fatigue macrocrack growth, which corresponds to residual lifetime of metalware element with a crack under external cyclic loading, can be determined using the obtained kinetic equation. The kinetic equation of the model contains only two experimental constants of the material, which are determined from tests on cyclic fatigue. The proposed calculation model can be used for development of techniques of residual lifetime estimation of metallic structural elements with fatigue cracks grown according to Ⅰ + Ⅲ mixed-mode of fracture macromechanism.