Determination of the structural steels damage kinetics under non-stationary loading

Abstract

Наведено адоптовані методики, що дозволяють проводити оцінювання пошкоджуваності сталей за багатоциклової втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом. Методика, яка дозволяє проводити оцінювання пошкоджуваності матеріалу, базується на методі LM-твердості. А методика розрахункового оцінювання кінетики втомного пошкодження при випадковому асиметричному втомному навантаженні базується на використанні моделі граничного вичерпання циклічної пластичності (ГВЦП). Для підтвердження наведених методик отримано експериментальні результати, що свідчать про можливість їх використання для оцінювання залишкової довговічності сталей при нестаціонарному навантаженні. Описано створення методики, що дозволяє випробовувати лабораторні зразки за втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом; аналіз залишкової довговічності з використанням запропонованої моделі та методу LM-твердості; створення аналітичної моделі, що дає можливість прогнозувати довговічність за втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом. Наведені результати можуть бути використані для розрахункового оцінювання довговічності елементів конструкцій, які працюють у режимі жорсткого навантаження, з меншою похибкою у порівнянні з застосуванням стабілізованих значень непружних деформацій і відомих гіпотез підсумовування втомних пошкоджень.

The article presents adapted techniques which make possible to assess the damage of steels at high cyclic fatigue under the amplitudes varying according to the random law. The method for material damage assessment is based on the LM-hardness method. The method for estimation of the fatigue damage kinetics under random asymmetric fatigue loading is based on the use of ultimate exhaustion of cyclic plasticity model (UECP). To confirm the mentioned methods experimental results were obtained testifying the possibility of using them for estimation of steels residual lifetime under non-stationary loading. The article describes : the method, that allows laboratory samples fatigue testing under the amplitudes varying according to the random law; analysis of residual lifetime is using the proposed model and LM-hardness method; creation of the analytical model, that enables to predict fatigue lifetime under the amplitudes changing according to the random law. The presented results can be used for the lifetime estimation of structural elements operating under hard load conditions with the lower error, than those of the stabilized values of inelastic deformations and the known hypotheses of fatigue damage summation.