Метод определения границ стадии устойчивого роста трещины усталости и параметров уравнения Пэриса

Представлены метод и процедуры оценки границ второй стадии кинетической диаграммы трещиностойкости, формирования выборки в пределах этих границ и определения по этой выборке параметров Сип уравнения Пэриса. Необходимость разработки метода обусловлена отсутствием правил и процедур точного определения границ второй стадии в действующих стандартах и нормативных документах (НД). Сформулированный метод обеспечивает заданную точность определения числа циклов, соответствующего длине трещины усталости на верхней границе второй стадии, полученного при численном интегрировании уравнения Пэриса с найденными значениями параметров Сип. Предложенный метод основан на применении двух критериев — R2 и %• Статистический критерий R2 характеризует степень отклонения экспериментальных данных от линейного участка кинетической диаграммы трещиностойкости. Параметрический критерий % определяет уровень точности параметров Сип уравнения Пэриса. Этот уровень задается путем сравнительной оценки экспериментальной и расчетной длин трещины /, а также числом циклов N, полученных при интегрировании уравнения Пэриса в пределах установленных нижней и верхней границ интервала устойчивого роста трещины усталости. Применение метода показано на примере экспериментальных данных, полученных при испытаниях образцов из титанового сплава ВТ9, никелевого деформируемого сплава ЭИ437БУ и гранулированного никелевого сплава ЭП741НП (гранулы до 140 мкм) при комнатной и повышенных температурах. Применение метода свидетельствует о том, что экспериментальные и расчетные кривые / - N, полученные численным интегрированием уравнения Пэриса, расходятся на величину менее заданного значения критерия j < 3 %, что отличается от найденных согласно НД.

скорость роста трещины усталости, кинетическая диаграмма трещиностойкости (КДТ), метод определения границ стадии устойчивого роста трещины, параметры Сип уравнения Пэриса

1. Махутов Н. А., Москвичев В. В., Морозов Е. М., Гольдштейн Р. В. Унификация методов испытаний конструкционных материалов на трещиностойкость. История проблемы и формирование нормативной базы / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 10. С. 41 - 54. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-41-54.

2. Махутов Н. А., Москвичев В. В., Морозов Е. М., Гольдштейн Р. В. Современные задачи механики разрушения и механики катастроф / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 10. С. 55 - 64. DOI: 10.26896/10286861-2017-83-55-64.

3. Швечков Е. И. Опыт применения зарубежных стандартов при испытании полуфабрикатов авиационного назначения / Технология легких сплавов. 2007. № 4. С. 38 - 52.

4. ОСТ 1 021927-90. «Металлы. Метод определения скорости роста усталостной трещины при испытании с постоянной амплитудой нагрузки». — М.: ВИЛС, 1990. — 68 с.

5. ASTM E-647-15el. "Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates". ASTM International. West Conshohocken. PA. USA, 2015. — 45 p. www.astm.org.

6. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. — М.: Изд. Стандартов, 1983. — 95 с.

7. Потапов С. Д., Перепелица Д. Д. Способ обработки результатов испытаний образцов на скорость роста трещины при постоянной амплитуде нагружения / Вестник МАИ. 2012. Т. 19. № 2. С. 94 - 100.

8. Голубовский Е. Р., Волков М. Е., Перевозов А. С, Эммаусский Н. М. Оценка характеристик скорости и интервала устойчивого роста трещины усталости в жаропрочных никелевых деформируемых и гранулированных сплавах / Деформация и разрушение материалов. 2015. № 6. С. 43 - 48.

9. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул. — М.: Высшая школа, 1982. — 224 с.

10. Машиностроение: энциклопедия. Раздел II «Материалы в машиностроении». Т. П-3. «Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы». — М.: Машиностроение, 2001. — 880 с.

11. Васильев Б. Е., Магеррамова Л. А., Колотников М. Е., Голубовский Е. Р., Волков М. Е. Банк данных ЦИАМ по конструкционной прочности материалов / Труды МАИ. 2017. Вып. 96. http://tradymai.ra/published.php?ID=85876.