zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-264Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMECHANICAL TESTING METHODSВлияние малоцикловой усталости на параметры механики разрушения по данным метода спекл-интерферометрииStudy of the Effect of Low Cycle Fatigue on the Parameters of Fracture Mechanics Using Speckle InterferometryПисаревВ. С.PisarevV. S.VSP5335@mail.ruМатвиенкоЮ. Г.MatvienkoYu. G.noemail@neicon.ruЕлеонскийС. И.EleonskiiS. I.noemail@neicon.ruОдинцевИ. Н.OdintsevI. N.noemail@neicon.ruЦентральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. ЖуковскогоRussian FederationИМАШ РАН им. А. А. БлагонравоваRussian Federation2016010620168264456Copyright © Писарев В.С., Матвиенко Ю.Г., Елеонский С.И., Одинцев И.Н., 20162016Писарев В.С., Матвиенко Ю.Г., Елеонский С.И., Одинцев И.Н.Pisarev V.S., Matvienko Y.G., Eleonskii S.I., Odintsev I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/264

Исследована эволюция параметров механики разрушения на различных этапах малоциклового повреждения. Разработанный подход основан на обработке результатов оптических интерференционных измерений деформационного отклика на малое приращение длины трещины. Тремя последовательными симметричными разрезами моделируют процесс распространения усталостной трещины через зону накопленных повреждений, вызванных малоцикловой усталостью. Исходная экспериментальная информация - величины тангенциальных компонент перемещений, которые измеряют в нескольких точках на берегах разреза методом электронной спекл-интерферометрии. Коэффициенты интенсивности напряжений (КИН) и Т-напряжений определяют на основе решения Уильямса. Получены величины раскрытия, коэффициентов интенсивности напряжений и Т-напряжений для трещин различной длины при фиксированных значениях циклов предварительного нагружения Nc, равных О, 100, 1000, 1800, 2500 и 3300. Построены зависимости параметров механики разрушения для трещин фиксированной длины от Nc.

Evolution of the parameters of fracture mechanics at different stages of low cycle damage is analyzed. The developed approach is based on processing the results of optical interferometric measurements of the deformation response to a small increment of the crack length. Three consecutive symmetrical notches are used to simulate the process of fatigue crack propagation through the zone of accumulated damage induced by low cycle fatigue. The magnitude of tangential component of the displacement measured at several points on the edge of the notch using speckle-inter-ferometry is an input experimental data. The first four coefficients of the Williams series solution are used to determine the stress intensity factor (SIF) and T-stress values. The values of crack opening, SIF and T-stress for cracks of different lengths are obtained at a fixed number of preliminary loading cycles Nc = 0, 100, 1000, 1800, 2500, and 3300. The dependences of the parameters of fracture mechanics for the cracks of fixed length on Nc number which illustrate a process of fatigue damage accumulation are constructed.

low-cyclic fatiguestress intensity factorT-stressmethod of successively increasing crack length (crack compliance method)speckle-interferometryмалоцикловая усталостькоэффициент интенсивности напряженийТ-напряженияметод последовательного наращивания длины трещиныэлектронная спекл-интерферометрияReferencesOsgood C. C. Fatigue Design. 2nd edition. - Oxford, U.K.: Pergamon Press, 1982. - 606 p.Osgood C. C. Fatigue Design. 2nd edition. - Oxford, U.K.: Pergamon Press, 1982. - 606 p.Махутов H. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение, 1981. -271 с.Махутов H. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение, 1981. -271 с.Collins J. A. Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention, 2nd edition. - NY, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapure: John Wiley & Sons, 1993. - 672 p.Collins J. A. Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention, 2nd edition. - NY, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapure: John Wiley & Sons, 1993. - 672 p.Воробьев А. З., Олькин Б. И., Стебенев В. Н. Сопротивление усталости элементов конструкций. - М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.Воробьев А. З., Олькин Б. И., Стебенев В. Н. Сопротивление усталости элементов конструкций. - М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.Makhutov N., Matvienko Yu., Chernyakov S. A unified methodological approach to calculation analysis of the stages of nucleation and growth of low-cycle fatigue cracks / Materials Science. 1993. Vol. 29. N2. P. 109-114.Makhutov N., Matvienko Yu., Chernyakov S. A unified methodological approach to calculation analysis of the stages of nucleation and growth of low-cycle fatigue cracks / Materials Science. 1993. Vol. 29. N2. P. 109-114.Chiang F.-P. Moiré and speckle methods applied to elastic-plastic fracture studies. In: Experimental Techniques in Fracture mechanics, 3rd edition / Edited by J. S. Epstein. - NY: VCH, 1993. P. 291 - 325.Chiang F.-P. Moiré and speckle methods applied to elastic-plastic fracture studies. In: Experimental Techniques in Fracture mechanics, 3rd edition / Edited by J. S. Epstein. - NY: VCH, 1993. P. 291 - 325.Post D., Han B., Ifju P. High Sensitivity Moiré. Experimental Analysis for Mechanics and Materials. - Berlin: Springer Verlag, 1994. - 444 p.Post D., Han B., Ifju P. High Sensitivity Moiré. Experimental Analysis for Mechanics and Materials. - Berlin: Springer Verlag, 1994. - 444 p.Shchepinov V. P., Pisarev V. S., Novikov S. A., Balalov V. V., Odintsev I. N., Bondarenko M. M. Strain and Stress Analysis by Holographic and Speckle Interferometry. - Chichester: John Wiley, 1996. - 483 p.Shchepinov V. P., Pisarev V. S., Novikov S. A., Balalov V. V., Odintsev I. N., Bondarenko M. M. Strain and Stress Analysis by Holographic and Speckle Interferometry. - Chichester: John Wiley, 1996. - 483 p.Lee C., Chao Y. J., Sutton M. A., Peters W. H., Ranson W. E. Determination of plastic strains at notches by image-processing methods / Experimental Mechanics. 1989. Vol. 29. N 2. P. 214 - 220.Lee C., Chao Y. J., Sutton M. A., Peters W. H., Ranson W. E. Determination of plastic strains at notches by image-processing methods / Experimental Mechanics. 1989. Vol. 29. N 2. P. 214 - 220.Steckenrider J., Wagner J. Computed speckle decorrelation (CSD) for the study of fatigue damage / Optics & lasers in Engineering. 1995. Vol. 22.N1. P. 3-15.Steckenrider J., Wagner J. Computed speckle decorrelation (CSD) for the study of fatigue damage / Optics & lasers in Engineering. 1995. Vol. 22.N1. P. 3-15.Diaz E. V., Kaufmann G. H., Armas A. E., Galizzi G. E. Optical measurement of the plastic zone size in a notched metal specimen subjected to low-cycle fatigue / Optics & lasers in Engineering. 2001. Vol. 35. N6. P. 325 -333.Diaz E. V., Kaufmann G. H., Armas A. E., Galizzi G. E. Optical measurement of the plastic zone size in a notched metal specimen subjected to low-cycle fatigue / Optics & lasers in Engineering. 2001. Vol. 35. N6. P. 325 -333.Diaz E. V., Armas A. E., Kaufmann G. H., Galizzi G. E. Fatigue damage accumulation around a notch using a digital image measurement system / Experimental Mechanics. 2004. Vol. 44. N 3. P. 241 - 246.Diaz E. V., Armas A. E., Kaufmann G. H., Galizzi G. E. Fatigue damage accumulation around a notch using a digital image measurement system / Experimental Mechanics. 2004. Vol. 44. N 3. P. 241 - 246.Lopez-Crespo P., Burguete R. L., Patterson E. A., Shterenlikht A., Withers P. J., Yates J. R. Study of a crack at a fastener hole by digital image correlation / Experimental Mechanics. 2009. Vol. 49. N 4. P. 551 - 559.Lopez-Crespo P., Burguete R. L., Patterson E. A., Shterenlikht A., Withers P. J., Yates J. R. Study of a crack at a fastener hole by digital image correlation / Experimental Mechanics. 2009. Vol. 49. N 4. P. 551 - 559.Писарев В. С., Матвиенко Ю. Г., Одинцев И. Н. Определение параметров механики разрушения при малом приращении длины трещины / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. №4. С. 45-51.Писарев В. С., Матвиенко Ю. Г., Одинцев И. Н. Определение параметров механики разрушения при малом приращении длины трещины / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. №4. С. 45-51.Matvienko Y. G., Pisarev V. S., Eleonsky S. I., Chernov A. V. Determination of fracture mechanics parameters by measurements of local displacements due to crack length increment / Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2014. Vol. 37. N 12. P. 1306 - 1318.Matvienko Y. G., Pisarev V. S., Eleonsky S. I., Chernov A. V. Determination of fracture mechanics parameters by measurements of local displacements due to crack length increment / Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2014. Vol. 37. N 12. P. 1306 - 1318.Digital Speckle Pattern Interferometry and Related Techniques / P. Rastogi (editor). -West Sussex: John Wiley, 2001. - 384 p.Digital Speckle Pattern Interferometry and Related Techniques / P. Rastogi (editor). -West Sussex: John Wiley, 2001. - 384 p.Williams M. L. On the stress distribution at the base of a stationary crack / ASME Journal of Applied Mechanics. 1957. Vol. 24. N 1. P. 109-114.Williams M. L. On the stress distribution at the base of a stationary crack / ASME Journal of Applied Mechanics. 1957. Vol. 24. N 1. P. 109-114.Yates J. R., Zanganeh M., Tai Y. H. Quantifying crack tip displacement fields with DIC / Engineering Fracture Mechanics. 2010. Vol. 77. N 11. P. 2063 - 2076.Yates J. R., Zanganeh M., Tai Y. H. Quantifying crack tip displacement fields with DIC / Engineering Fracture Mechanics. 2010. Vol. 77. N 11. P. 2063 - 2076.Pisarev V. S., Odintsev I. N., Apalkov A. A., Chernov A. V. Role of high-quality interference fringe patterns for the residual stress deter mination by the hole-drilling method / Visualization of Mechanical Processes. 2011. Vol. 1. N 1. DOI: 10.1615/VisMechProc.v1.i1.40.Pisarev V. S., Odintsev I. N., Apalkov A. A., Chernov A. V. Role of high-quality interference fringe patterns for the residual stress deter mination by the hole-drilling method / Visualization of Mechanical Processes. 2011. Vol. 1. N 1. DOI: 10.1615/VisMechProc.v1.i1.40.Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 1 / Пер. с англ.; под ред. Ю. Мураками. - М.: Мир, 1990. - 448 с.Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 1 / Пер. с англ.; под ред. Ю. Мураками. - М.: Мир, 1990. - 448 с.Писарев В. С., Городниченко В. И., Гришин В. И. Объемное деформированное состояние в растягиваемой полосе с отверстием по данным экспериментального, расчетного и комбинированного методов / Ученые записки ЦАГИ. 1989. Т. 20. № 5. С. 67 - 75.Писарев В. С., Городниченко В. И., Гришин В. И. Объемное деформированное состояние в растягиваемой полосе с отверстием по данным экспериментального, расчетного и комбинированного методов / Ученые записки ЦАГИ. 1989. Т. 20. № 5. С. 67 - 75.Сиратори М., Миёси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения. - М.: Мир, 1986. - 334 с.Сиратори М., Миёси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения. - М.: Мир, 1986. - 334 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.