Кинетика развития трещин в энергомашиностроительных сталях при высокотемпературной ползучести

Исследованы особенности кинетики развития трещин в сталях при ползучести с позиций механики разрушения. Показано, что скорость роста трещин при ползучести может быть аппроксимирована степенной зависимостью от параметра C* или от коэффициента интенсивности напряжений, причем показатели степени этих зависимостей являются функцией характеристик длительной прочности и ползучести материала. Для описания скорости трещин ползучести предложено использовать приведенный коэффициент интенсивности напряжений, учитывающий характер распределения напряжения в расчетном сечении и время развития трещины. Экспериментально подтверждены преимущества использования приведенного коэффициента интенсивности напряжений в качестве корреляционного параметра, описывающего скорость роста трещин ползучести.

steel, creep, temperature, crack growth rate, parameter C *, stress intensity factor (SIF), creep rupture, stress state, crack growth time, kinetic diagram of crack resistance, стали, ползучесть, температура, скорость развития трещин, параметр C*, коэффициент интенсивности напряжений (КИН), длительная прочность, напряженное состояние, время роста трещины, кинетическая диаграмма трещиностойкости

1. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 1 -38. - М.: Машиностроение, 1987-2009.

2. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Т. 1 - 44. - М.: МГОФ «Знание», 1998 -- 2013.

3. Фролов К. В., Израилев Ю. Л., Махутов Н. А. и др. Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин. - М.: Машиностроение, 1998. - 239 с.

4. Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушения. В кн.: Разрушение. Т. 3 / Под общей ред. Г. Либовица. - М.: Мир, 1976. С. 17-66.

5. Туляков Г. А., Скоробогатых В. H., Гриневский В. В. Конструкционные материалы для энергомашиностроения. - М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.

6. Rice J., Rosengren G. Plane - stain deformation near a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1968. Vol. 16. N 1. P. 1 - 12.

7. Riedel H. Creep deformation at crack tips in elastic-viscoplastic solids / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1981. Vol. 29. P. 35 - 49.

8. Махутов H. А. Обоснование предельных состояний материалов и конструкций в штатных и нештатных ситуациях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 3 - 5.

9. Котеразава Р., Мори Т. Применимость критериев механики разрушения к распространению трещины в условиях ползучести / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1977. № 4. С. 11 - 18.

10. Бансюссан П., Маас Е., Пелу Р., Пино А. Исследование инициирования и распространения трещины при ползучести с привлечением принципов механики разрушения и локального подхода / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1988. № 4. С. 145 - 158.

11. Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. - М.: Из-во URSS, 2010. - 544 с.

12. Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: Физматлит, 2006. - 328 с.

13. Ohtani R., Nitta A. Crack propagation in creep / Journal of the Society of Materials Science. 1976. Vol. 25. P. 746 - 752.

14. Балина В. С., Ланин А. А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. - СПб.: Политехник, 1995. - 182 с.

15. Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.

16. Landes J. D., Begley J. A fracture mechanics approach to creep crack growth / ASTM STP-590. 1976. P. 128 - 148.

17. Harper M. P., Ellison E. G. The use of the C* parameter in predicting creep crack propagation rates / Journal of Strain Analysis. 1977.Vol. 12. P. 167 - 179.

18. Hutchinson J. Plastic stress and strain fields at a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics ofSolids. 1968. Vol. 16. N 5. P. 337 - 347.

19. Nikbin K., Smith D., Webster G. An Engineering approach to the Prediction of Creep Crack Growth / Transaction of the ASME. 1986. Vol. 107. P. 186-191.

20. Петреня Ю. К. Физико-механические основы континуальной механики повреждаемости. - СПб.: АООТ «НПО ЦКТИ им. И. Н. Ползунова», 1997. - 147 с.

21. Гринь Е. А. Возможности механики разрушения применительно к задачам прочности, ресурса и обоснования безопасной эксплуатации тепломеханического оборудования / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 25 - 32.

22. Ланин А. А. Феноменологические закономерности развития хрупких локальных разрушений при высокотемпературной ползучести / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 47 - 54.

23. ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Госстандарт СССР, 1985. -61 с.

24. Писаренко Г. С., Науменко В. П., Волков Г. С. К определению коэффициента интенсивности напряжений в образце с боковыми пазами / Проблемы прочности. 1977. № 10. С. 5 - 10.