Evaluation of the structures metal damage under the static and cyclic loadings according to the coersive force value

Abstract

Наведено результати експериментальних досліджень оцінювання ступеня пошкодження феромагнітної сталі 5кп та аустенітної (парамагнітної у початковому стані) сталі АІSІ 304 при статичному та циклічному навантаженні по величині коерцитивної сили (Нс). Встановлено стадійність процесів накопичення пошкоджень: зростання значень коерцитивної сили відповідає пружно-пластичному деформуванню (стадії зародження тріщини), а зниження їх значень пов'язане зі втратою суцільності металу при виникненні пор і тріщин (стадія розвитку тріщини). Встановлення стадійності накопичення пошкоджень по зміні напрямку кінетики коерцитивної сили після певного числа циклів напрацювання дозволяє побудувати криву незворотної пошкоджуваності (типу лінії Френча) і оцінювання циклічну довговічність не по кривій втоми (руйнуванню) металу, як прийнято в інженерній практиці, а на стадії зародження тріщин, що істотно знижує ризики руйнування. Отримані результати можуть стати основою для розроблення нових підходів до експресного оцінювання залишкового ресурсу металу конструкцій простим неруйнівним методом.

The results of experimental investigations of the damage degree of the ferromagnetic steel 05kp and austenitic (paramagnetic in the initial state) steel АISI 304 under the static and cyclic loading according to the coercive force (Нс) value are presented. The stages of the processes of the damage accumulation are determined: the growth of the coercive force values corresponds to the elastic-plastic strain ( crack initiation stage ), and the decrease of their values is caused by the failure of the metal solidity caused by the formation of pores and cracks ( crack development stage ). Identification of the damage accumulation stages by changing the direction of the coercive force kinetics after a certain number of run cycles allows us to construct a curve of irreversible damage ( the French line type ) and to evaluate the cyclic durability not according to the fatigue curve (destruction) of the metal, as it is considered in engineering, but at the stage of the crack initiation, which significantly reduces the risk of destruction. The obtained results can be the basis for the development of new approaches to the rapid assessment of the residual life of the structures metal by a simple non-destructive method.