Расчетные оценки эффективности мероприятий для обеспечения равномерного роста усталостной трещины при испытании на трещиностойкость образцов полной толщины

При сдаточных испытаниях на трещиностойкость основного металла и сварных соединений стального проката и труб определяют критические значения CTOD, требуемые в технических условиях на поставку продукции. Обязательными являются испытания основного металла трубы и металла шва в полнотолщинных образцах с ориентацией надреза по толщине. Рассмотрены проблемы, возникающие при изготовлении образцов из труб. Рассчитана и спроектирована оснастка, облегчающая их изготовление. Приемлемую кривизну фронта усталостной трещины в образцах можно обеспечить путем проведения дополнительных мероприятий: для исследованных материалов эффективным является локальное боковое обжатие. Расчеты параметров процесса сварки, бокового обжатия и последующего нанесения надреза на заготовку позволили найти эпюры остаточных напряжений и определить оптимальную степень обжатия. Показано, что такая последовательность предпочтительнее по сравнению с обжатием образцов с надрезом.

1. Ильин А. В., Филин В. Ю., Гусев М. Ф., Маркадеева Ф. Ю., Юрков М. Е. Практика аттестационных испытаний высокопрочных хладостойких судостроительных сталей для получения свидетельства Российского морского регистра судоходства // Материалы Шестой международной научно-технической конференции «Измерения и испытания в судостроении и смежных отраслях (СУДОМЕТРИКА-2016)» / Под ред. В. А. Грановского. – СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2016. – С. 111–118.

2. ISO 12135:2021 Metallic materials – Unified method of test for the determination of quasistatic fracture toughness. – 2021. – 112 p.

3. ISO 15653:2018 Metallic materials – Method of test for the determination of quasistatic fracture toughness of welds. – 2018. – 46 p.

4. Филин В. Ю. Контроль качества сталей для крупногабаритных сварных конструкций арктического шельфа. Применение российских и зарубежных требований // Вопросы материаловедения. 2019. – № 2 (98). – С. 136–153.

5. Назарова Е. Д. Разработка методов регулирования остаточных напряжений в образцах, испытываемых на трещиностойкость: Выпускная квалификационная работа магистра. – СПбПУ, 2021. – 147 c. DOI: 10.18720/SPBPU/3/2021/vr/vr21-4910.

6. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учебник для студентов вузов. Изд. 2-е. – М.: Машиностроение, 1975. – 400 с.

7. Леонов В. П., Антонова С. Д., Сафронова Н. Н., Нестерова Е. В. Влияние предварительной пластической деформации на характеристики стали PCE40Z // Вопросы материаловедения. – 2003. – № 2(34). – С. 50–66.

8. Копельман Л. А. Основы теории прочности сварных конструкций: Уч. пособие. – СПб.: Изд-во политехнического университета, 2008. – 273 с.

9. Садкин К. Е., Филин В. Ю., Мизецкий А. В., Назарова Е. Д. Оценка методом конечных элементов эффективности локального бокового обжатия призматических образцов с надрезом // Вопросы материаловедения. – 2020. – № 4(104). – С. 182–191.

10. Артемьев Д. М., Садкин К. Е., Мизецкий А. В. Расчетная оценка остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях судокорпусных конструкций методом конечных элементов // Материалы и доклады V Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем». Т.1, Красноярск, 12–16 октября 2015 г. – С. 51–55.