Енергетичний підхід до оцінки швидкості росту коротких утомних тріщин у пластинах

Abstract

Розвинуто енергетичний підхід, на основі якого побудовано розрахункову модель визначення періоду докритичного росту коротких утомних тріщин у пружно-пластичних пластинах із використанням питомих енергетичних складових. Запропоновано формулу для наближеного визначення розкриття у вершині коротких тріщин через відносний рівень навантаження пластини і коефіцієнт інтенсивності напружень. Отримані результати зіставляються з відомими експериментальними даними. Із запропонованої моделі та порівняння отриманих результатів з експериментальними випливає, що за різних відносних рівнів навантаження пластини з короткою тріщиною швидкість її росту може бути різною при однакових коефіцієнтах інтенсивності напружень. Проте, в запропонованій моделі зберігається єдиність залежності швидкості росту короткої тріщини від питомої роботи пластичних деформацій в області передруйнування або від розкриття у вершині тріщини, якщо усереднені напруження не змінюються.

Развит энергетический подход, на основании которого построена расчетная модель определения периода докритического роста коротких усталостных трещин в упругопластических пластинах с использованием удельных энергетических составляющих. Предложена приближенная формула для определения раскрытия в вершине коротких трещин через относительный уровень нагружения пластины и коэффициент интенсивности напряжений. Полученные результаты сравниваются с известными экспериментальными данными. Из предложенной модели и сравнения полученных результатов с экспериментальными следует, что при различных относительных уровнях нагружения пластины с короткой трещиной скорость ее роста может быть разной при одинаковых коэффициентах интенсивности напряжений. В отличие от этого, в предложенной модели сохраняется единственность зависимости скорости роста короткой трещины от удельной работы пластических деформаций в области предразрушения или от раскрытия в вершине трещины, если усредненные напряжения не изменяются.

The paper describes the energy approach, which is employed for the development of the calculation model to determine the period of the subcritical growth of short fatigue cracks in the elastic-plastic plates using the specific energy components. The authors propose the formula for the approximate determination of the short cracks tip opening displacement via the relative level of loading of the plate and the stress intensity factor. The obtained results are compared with the known experimental data. From the proposed model and comparison of the obtained results with the experimental ones it follows that the crack growth rate can be different at similar stress intensity factors at various relative levels of loading of the plates with a short crack. However, the proposed model retains the dependence of the short crack growth rate on the specific work of plastic deformations in the zone of pre-fracture, or on the crack tip opening displacement with the unchanged averaged stresses.