Розрахункове оцінювання розвитку тріщини при циклічному навантаженні з використанням параметрів розсіяних пошкоджень

Abstract

Запропоновано методику розрахунку кінетики тріщин при багаторежимному високотемпературному циклічному навантаженні, що базується на концепції накопичення розсіяних пошкоджень. Тепловий і напружено-деформований стан конструкції визначено за допомогою методу скінченних елементів для різних режимів навантаження. Для оцінювання накопичуваної пошкодженості металу від малоциклової втоми використано методику, яка застосовується для оцінювання ресурсу роторів і корпусів турбін. Розмахи еквівалентних пружно-пластичних деформацій визначено за принципом Нейбера. Оцінювання пошкодженості проведено за кривими малоциклової втоми з використанням гіпотези лінійного підсумовування пошкоджень. При досягненні пошкодженістю критичного значення у вершині тріщини, матеріал вважається зруйнованим, а тріщина підростає стрибкоподібно. Наведено приклад розрахунку. Результати порівняно з даними, отриманими з використанням рівняння Періса.

The method of calculation of cracks kinetics under multimode hightemperature cyclic loading, based on the concept of accumulation of the dissipated damages, is proposed. The heat and the stress-strain state of structures is determined while using the finite element method for different loads. To estimate the accumulated damage of metal caused by the low-cycle fatigue there was used technique that is used to estimate the operation life of turbine rotors and bodies. Maximum values of local elastic stresses are reduced to the calculated temperature, at which the maximum temperature is taken in this area in the stationary mode of operation. Amplitudes of equivalent elasto-plastic deformations are determined on the basis of the Neyber method. The estimation of fracture is carried out according to the low-cycle fatigue curves using linear summation fracture hypothesis. Under critical fracture values in the crack tip, the material is considered to be destroyed, and the crack grows sharply. The example of calculations is proposed. The software for computation of cracks kinetics in elements of constructions is developed. As an example application of the technique plate, which loaded from-zero cycle, is considered. The crack is located on one side of the plate in its middle. Calculations of kinetics of cracks in the plate are conducted for different temperatures and materials. The results are compared with data, which obtained with using of Paris equation for mechanics of a brittle failure.