Закономерности роста усталостных трещин

Закономерности распространения усталостной трещины в сварном соединении: было показано, что скорость роста усталостных трещин является основным критерием оценки чувствительности отдельных зон сварного соединения к развитию усталостного разрушения.

Изучение закономерностей распространения усталостной трещины в этих сталях имеет большое практическое значение.

В исследованиях закономерностей распространения усталостных трещин также наблюдаются сложные зависимости между структурным состоянием и сопротивлением росту трещин. Из анализа кинетических диаграмм усталостного разрушения следует, что наилучшее сопротивление распространению усталостной трещины наблюдается у крупнозернистого материала, а наихудшее - у образцов с размером зерна 24 1 мкм. Такая закономерность связана с особенностями механизма усталостного разрушения.

С целью установления влияния плакирования на закономерности распространения усталостных трещин и необходимостью получения экспериментальных зависимостей типа Пэриса для расчета долговечности биметаллических элементов конструкций при различных исходных дефектах проведены испытания при циклическом нагружении образцов с краевыми, поверхностными и подповерхностными трещинами.

Выше было сказано, что для описания закономерностей распространения усталостных трещин (РУТ) широко используются подходы линейной механики разрушения.

Получаемая информация об условиях нагружения ЗК в результате исследования закономерности распространения усталостных трещин при возникающих эксплуатационных разрушениях позволяет установить эквиваленты повреждающего действия нагрузок в области сверхмногоциклового нагружения при работе вертолета. [ 7 ]

Прежде чем перейти к более детальному рассмотрению основных стадий и закономерностей распространения усталостных трещин, следует остановиться на эффекте закрытия усталостной трещины (fatigue crack closure), впервые обнаруженном В. Сущность этого эффекта состоит в том, что усталостная трещина может остаться закрытой из-за смыкания ее берегов позади вершины на протяжении определенной части цикла нагру-жения

С использованием упругопластической механики разрушения было получено обобщенное уравнение, описывающее закономерности распространения усталостных трещин, в котором скорость распространения трещины была выражена как функция размаха / - интеграла. С помощью упомянутого уравнения, пользуясь выражением для / - интеграла, в соответствии с краевыми условиями вычислили число циклов для распространения трещины от критической начальной длины до длины, соответствующей половине диаметра цилиндрического тела. [ 10 ]

Использованы - вектор Бюргерса, максимальное касательное напряжение перед скачком трещины, эффективная поверхностная энергия и др. Это важное продвижение вперед в части понимания физической природы точек перехода на кинетической кривой, описывающей закономерность распространения усталостной трещины.

Место расположения очага разрушения и развитие усталостной трещины в лонжероне были подобны нескольким случаям, которые были исследованы ранее и рассмотрены выше. Это еще раз подчеркивало существование подобия закономерностей распространения усталостных трещин в лонжеронах лопастей по различным сечениям лопасти, на что было указано в ранее проведенных исследованиях. Подобие закономерностей распространения усталостных трещин в лонжеронах лопастей свидетельствует о подобии их нагружения в эксплуатации, а следовательно, позволяет проводить сопоставимые количественные оценки параметров усталостного разрушения. Применительно к задаче об оценке эффективности работы датчика-сигнализатора речь идет об оценке периода роста трещины.

Таким образом, инфраструктура методического обеспечения неразрушающего контроля элементов ВС, а также и сами средства контроля позволяют вводить в эксплуатацию принцип безопасного повреждения конструкций по критерию появления и возникновения, например, усталостных трещин. Однако решение проблемы перехода к эксплуатации по безопасному повреждению не может быть связано только с совершенствованием инфраструктуры средств и методов контроля. Важнейшее значение при введении контроля имеет обоснованность его периодичности. Она может быть оценена с достаточной точностью на основе методов анализа закономерностей распространения усталостных трещин, как на основании испытания образцов, так и на основе изучения поверхностей разрушения (изломов) элементов конструкций, в которых уже был реализован частично или полностью процесс распространения усталостной трещины в эксплуатации. Перенесение данных о закономерностях роста трещины, выявленных в лабораторном опыте, на элементы конструкций связано с использованием критериев подобия или соответствия закономерностей роста трещины в образце и детали при различных условиях нагружения.