К расчетной оценке усталостной прочности сварных оболочечных конструкций из высокопрочных сталей при малоцикловом нагружении. Часть 2. Разработка расчетной методики

В первой части настоящей работы [1] обоснована процедура оценки числа циклов до появления «технически обнаруживаемой» усталостной трещины в концентраторах формы шва сварных соединений – обычных местах их возникновения при отсутствии крупных технологических дефектов. Она основана на использовании физической модели начальной стадии усталостного разрушения, обобщенных данных по сопротивлению усталостному разрушению высокопрочных сталей и металла их сварных соединений и расчетов МКЭ и сводится к применению интерполяционных формул, обобщающих результаты численного моделирования. В данной (второй) части настоящей работы представлен необходимый объем информации для выполнения практических оценок усталостной прочности в области малоциклового нагружения, включая выбор коэффициентов запаса при проведении расчетов ресурса сварных конструкций. Результаты оценок сопоставляются с данными, полученными при усталостных испытаниях сварных соединений больших толщин, выполненных многопроходной сваркой.

1. Ильин А.В., Садкин К.Е., Забавичев Н.С. К расчетной оценке усталостной прочности сварных оболочечных конструкций из высокопрочных сталей при малоцикловом нагружении. Часть 1. Оценки на начальной стадии усталостного разрушения // Вопросы материаловедения. – 2021. – № 3 (107). – С. 184 – 208.

2. RP-C203 Fatigue Design of Offshore Steel Structures. Det Norske Veritas, April, 2015. – 129 pp.

3. BS 7910: 2015. Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures.

4. Hobbacher A. Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. – IIW-Doc. XIII-2151r1-07/XV-1254r1-07, May, 2007.

5. Карзов Г. П., Леонов В. П., Марголин Б. З. Расчетное определение полей остаточных сварочных напряжений в конструкциях оболочечного типа. Сообщение 1 // Автоматическая сварка. – 1992. – № 3. – С. 3–9; Сообщение 2 // Там же. – 1992. – № 4. – С .7–13.

6. Материалы для судостроения и морской техники: Справочник. Т. 1 / Под ред. И. В. Горынина. – СПб.: НПО «Професcионал», 2009. – 776 с.

7. Сопротивление материалов деформированию и разрушению: Справочник. Ч. 2 / Под ред. В. Т. Трощенко. – Киев: Наукова Думка, 1994. – 701 с.

8. Гальчун И. А., Садкин К. Е., Назарова Е. Д. Циклическая трещиностойкость высокопрочных сталей, склонных к водородному охрупчиванию в коррозионной среде // Труды Крыловского государственного научного центра. – Спец. вып. – 2021. – № 2. – С. 126–131.

9. Ильин А. В., Садкин К. Е. Определение конструктивной и технологической концентрации напряжений в сварных узлах при оценках усталостной прочности оболочечных конструкций // Вопросы материаловедения. – 2012. – № 2 (70). – P. 161–176.

10. Карзов Г. П., Мар голин Б. З., Шевцова В. А. Физико-механическое моделирование процессов разрушения. – СПб.: Политехника, 1993. – 391 с.

11. Ильин А. В. Прочность и ресурс сварных конструктивных элементов морских технических сооружений // Дис. ... д-ра техн. наук. – СПб.: ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», 2002.

12. Nykanen T., Bjork T. A new proposal for assessment of the fatigue strength of steel butt-welded joints improved by peening (HFMI) under constant amplitude tensile loading // Fatigue & Fracture of Eng. Material & Structures. – 2016. – N 39. – P. 566–582.

13. Леонов В. П., Маннинен Т. П., Мизецкий А. В. Особенности локальных остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях сталей, претерпевающих структурные превращения в зоне термического влияния // Вопросы материаловедения. – 2004. – № 4 (40). – C. 61–81.

14. RSE R&D Report № 2004/01, revision 4-1. Det Norske Veritas / Объединенная детерминистическая и вероятностная процедура для оценки безопасности конструкций с трещинами: Handbook, 2008.

15. Карзов Г.П., Кархин В.А., Леонов В.П., Марголин Б.3. Влияние остаточных напряжений на траекторию и скорость распространения трещины при циклическом нагружении сварных соединений // Автоматическая сварка. – 1986. – № 3. – С. 5–10.

16. Ильин А. В., Леонов В. П., Семенов а В. Т. Особенности использования деформационного критерия разрушения при оценке долговечности сварных соединений // Вопросы судостроения. Сер. Сварка. – 1983. – Вып. 36. – С. 47–58.

17. Ahola A., Skriko T., Bjork T.. Fatigue strength assessment of ultra-high-strength steel fillet weld joints using 4R method // Journal of Constructional Steel Research. – https://doi.org./10.1016/j.jcsr.2019.105861. – 12p.

18. РД5.90.2393–86 Поверхностно-пластическая обработка сварных соединений из высокопрочных сталей. ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей».

19. Ильин А. В., Леонов В. П., Маннинен Т. П. Влияние геометрии сварных соединений на концентрацию упругих напряжений // Вопросы судостроения. Сер. Сварка. – 1981. – Вып. 32. – 9с.

20. Васильев А. К., Ильин А. В., Карзов Г. П., Леонов В. П. Конструктивно-технологическая прочность сварных соединений из высокопрочных сталей // Вопросы материаловедения. – 1999. – № 3 (20). – С. 307–326.

21. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений / Пер. с англ./ Под ред. Ю. Мураками. – М.: Мир, 1990.