Розрахункова модель для визначення залишкового ресурсу тонкостінних елементів конструкцій за дії тривалого статичного навантаження і корозійного середовища

Abstract

Сформульовано розрахункову модель для дослідження процесів руйнування тонкостінних елементів металоконструкцій з тріщинами за сумісної дії довготривалих статичних навантажень і корозійно-агресивних середовищ. В основу моделі покладено енергетичний підхід, а також основні положення механіки руйнування. На основі цього, а також відомих в літературі результатів математичного опису електрохімічних реакцій і окремих положень механіки руйнування отримано рівняння для опису кінетики поширення корозійно-механічних тріщин. Вказане рівняння разом з початковими і кінцевими умовами і складає пропоновану математичну модель визначення періоду докритичного росту корозійно-механічних тріщин у металевих матеріалах. Коректність отриманих аналітичних результатів підтверджена відомими в літературних джерелах експериментальними даними.

The need to create a design model for metallic materials slow fracture under mutual mechanical loadings and corrosive aggressive environments basing on the power approach taking advantage of the first law of thermodynamics, has been interpreted. The design model, which describes the processes of the cracked metal construction thin-walled elements fracture under mutual durable static loadings and corrosive aggressive environment, has been stated. Power approach and fracture mechanics fundamentals are the basis of the model. Mathematical dependences for finding the residual operating-life rectilineal cracked plate uhich is subject to the symmetric durable static loadings relatively the crack location line and corrosive aggressive environments, have been proposed. Analytical dependences of the corrosive mechanical cracks propagation kinetics in a large plate comparing with the size of the crack have been proposed. Basing on the obtained solutions the residual operating-life of the steel plate with macroscopic crack under durable stretching and distilled water in the static problem statement has been calculated. Basing on the analytical dependences interpreted in the article and available results of mathematical electrochemical reactions and some principles of fracture mechanics the equation for description of the corrosion - mechanical cracks propagation kinetics, has been obtained. This equation together with the initial and finite conditions proved in the article make a mathematical model for determination of the period of the pre-critical growth of corrosion-mechanical cracks in metallic materials. The kinetic diagrams of cracks growth rate for the case of alloy steel specimens have been described. Basing on the researches of the proposed analytical dependences and calculation schemes it has been shown that with the increase of the crack initial size the residual durability of the plate decreases sharply. The correctness of the obtained analytical results is testified by the available experimental data.