В статье рассмотрены стадии процесса усталостного разрушения судовых конструктивных элементов (КЭ) на примере гребного вала судна, изготовленного из стали 35. Выделены три стадии процесса усталостного разрушения: 1) инкубационная - от момента зарождения микротрещин до возникновения малых трещин; 2) развитие малых трещин вплоть до появления макротрещины; 3) рост макротрещины до момента полного разрушения КЭ. Описана вторая стадия усталостного разрушения - стадия роста малой усталостной трещины. На основании полученных ранее выводов по кинетике малой трещины и применении классических подходов по определению продолжительности стадии роста макротрещины, с использованием коэффициента интенсивности напряжений, авторами предложена математическая модель, позволяющая численно оценить продолжительность стадии роста малой трещины. Практическое значение осуществления данной стадии определяется ее относительной продолжительностью, что составляет большую часть от общей долговечности КЭ, а для некоторых материалов и условий нагружения эта величина может доходить до 80 - 95 % от всей долговечности КЭ. Рассмотрена сходимость результатов расчета по предложенной модели с полученными на образцах экспериментальными данными и расчетом по модели Хобсона-Брауна.
малая трещина, усталостное разрушение, стадии разрушения, судовой валопровод
1. Тинь Д. Разработка и обоснование методики про гнозирования долговечности судовых валов с трещинами при ремонте: диссертация канд. техн. наук. - Астрахань, 2009. - 128 с.
2. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. - М.: Металлургиздат, 1963. -272 с.
3. P. Hansson, S. Melin, С. Persson, Computationally ef ficient modelling of short fatigue crack growth using dislocation formulations, Engineering Fracture Mechanics xxx (2008) xxx-xxx.
4. R. Lillbacka, E. Johnson, M. Ekh, A model for short crack propagation in polycrystalline materials, Engineering Fracture Mechanics 73 (2006) 223-232.
5. Krajcinovich D., Rinaldi A. Statistical damage me chanics // Theoretical and applied fracture mechanics -2005. -№72.-P. 76-81.
6. Bai Y.L., Xia M.F., Ke F.J., Li H.L. Statistical micro damage mechanichanics and damage field evolution // Teoretical and applied fracture mechanics. - 2001. -№37.-P. 1-10
7. B. Kuunkler, O. Duilber, P. Kooster, U. Krupp, C.-P. Fritzen,H.-J. Christ, Modelling of short crack propagation - Transition from stage I to stage II, Engineering Fracture Mechanics 75 (2008) 715-725.
8. Селиванов В.В. Механика деформируемого тела: учебник для втузов. - 2-е изд., испр. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 424 с., ил.
9. Пестриков В.М., Морозов Е.М. Механика разруше ния твердых тел: курс лекций. - СПб.: Профессия, 2002. - 320 с., ил.
10. Прокопенко А.В., Черныш О.Н. Развитие коротких поверхностных усталостных трещин в стали 20X13 и сплаве ВТ9 // Проблемы прочности. -1989.-№ 5. с. 12-16.
11. Чура М.Н. К оценке усталостной прочности материалов материалов судовых валопроводов // Эксплуатация морского транспорта - 2019. - № 4 (93).-с. 115-122.
12. Файвисович А.В. Прогнозирование усталостного разрушения конструкционных элементов: диссертация доктора техн. наук. - Новороссийск, 1996. -346 с.
13. Механика разрушения и прочность материалов: справ, пособие. В 4 т. Т. 3/ под общей ред В.В. Панасюка: Характеристики кратковременной трещиностойкости материалов и методы их определения / Ковчик С.Е., Морозов Е.М. - Киев: Наук. Думка, 1988. -436 с.
14. Hobson P., Brown М. In the behavior of short fatigue cracks // Eds. Miller K.J and De Los Rios E.R. -1986.-p. 441 -449.
