539.43

перевантаження розтягуванням
перевантаження стиском
втомна тріщина
ріст втомної тріщини
fatigue crack growth
overload
underload
fatigue life prediction

Проведено експериментальні дослідження й встановлено основні закономірності росту втомних тріщин (РВТ) за умов одноразового перевантаження та комплексного перевантаження розтягуванням-стиском у сплаві Д16Т. Отримано функціональну залежність для оцінювання мінімальної швидкості РВТ після перевантаження розтягуванням та розтягуванням-стиском. Запропоновано модель РВТ для умов комплексного перевантаження розтягуванням-стиском й отримано задовільне узгодження експериментальних і розрахункових даних РВТ в сплаві Д16Т.
Experimental investigations have been carried out and the main regularities of the fatigue crack growth (FCG) have been determined under single overload and complex overload – underload in the alloy D16T. It was found that the FCG stabilization area length after complex overload – underload is approximately equal to that after single tension overload of the same amplitude. It is caused by the fact, that on the crack edges plastic shrinkages are formed after tension overload, which decrease the crack opening range even after plastic area cracking. As a result, the crack growth rate after reaching the calculated plastic area did not exceed completely the value of the FCG rate under stable load amplitude sufficient increase of the minimum FCG rate was determined, when the stress overload force was increased under the stable tension overload factor, load cycle asymmetry and constant amplitude loading. To predict the minimum FCG rate after overload – underload the Paris equation factor CVmin which changes depending on the overload – underload factors, was used. Functional relationship of the underload factor effect on the minimum FCG rate after preliminary tension overload has been obtained, which is based on finding the factor CVmin. This equation is the basis of the known prediction model of the FCG rate after single tension overload in the case of the overload – underload. The proposed equation allows to predict the minimal FCG rate at various stress ratios and taking into account the change of overload-underload factor. This relationship includes Walker equation and requires only one parametric coefficient to be determined and simple for engineering usage. The proposed modified FCG model after overload – underload satisfies the description of the FCG experimental data in the alloy D16T. The FCG model in question does not take into account initial acceleration of the fatigue crack growth, which is not durable and does not affect sufficiently the FCG rate after the complex overload.

1. Wheeler, O.E. Spectrum loading and crack growth [Text] / O.E. Wheeler // Journal of basic engineering. – ASME. – 1972. – P.181–186.
2. Пиндус, Ю.І. Модель росту втомної тріщини після одноразового перевантаження [Текст] / Ю.І. Пиндус, П.В Ясній // Вісник Житомирського технічного інституту. – 2002. – No 1. – С.28–36.
3. Macha, D.E. Effects of Gas turbine engines load spectrum variables on crack propagation. Effect of load spectrum variables on fatigue crack initiation and propagation [Text] / D.E. Macha., A.F. Grandt., B.J. Wicks // ASTM STP. – 1980. – No714. – P.108–127.
4. Philip, A. Prediction of crack growth in 350 WT steel subjected to constant amplitude with over- and under-loads using a modified wheeler approach [Text] / P.A. Rushton., F. Taheri // Marine Structures. – 2003. – No16. – C.517–539.
5. NASGRO Reference Manual, Version 4.02, Southwest Research Institute, 2003.
6. Ясній, П.В. Вплив одноразового перевантажування на ріст втомної тріщини в сплаві Д16Т [Текст] / П.В. Ясній. Ю.І. Пиндус. // Фіз.–хім. механіка матеріалів. – 2002. – No2. – С.57–60.
7. Пиндус, Ю.І. Прогнозування швидкості росту втомної тріщини при нерегулярному навантаженні в алюмінієвому сплаві Д16Т [Текст] / Ю.І. Пиндус // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2002. – Т.7, No1. – С.11–19.
8. 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-во стандартов, 1983. – 95 с.
9. Ясній, П. Вплив асиметрії циклу навантаження на характеристики циклічної тріщиностійкості алюмінієвого сплаву Д16Т [Текст] / П. Ясній. Ю. Пиндус. В. Фостик // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2007 – Т.12, No1 – С.7–12.
10. Пат. 25367 України. МПК G 01 B 11/16. Спосіб нанесення на поверхню гладких зразків ділильних сіток [Текст] / П.В. Ясній, Ю.І. Пиндус, В.Б. Фостик. Заявник та патентокористувач – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. – No200702400; заяв. 05.03.2007; опубл. 10.08.07, Бюл. No12.
11. Пат. 33067 України. МПК G 01 N 1/00. Спосіб розмічування поверхонь металевих плоских зразків [Текст] / П.В. Ясній, Ю.І. Пиндус, П.О. Марущак, В.Б. Фостик. Заявник та патентокористувач – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. – No200801367; заяв. 04.02.2008; опубл. 10.06.08, Бюл. No11.
12. Makabe, С. Effects of surface deformation and crack closure on fatigue crack propagation after overloading and underloading [Text] / С. Makabe. A. Purnowidodo. A.J. McEvily// International Jornal of Fatigue. – 2004. – Vol.26. – P.1341–1348.
13. Ясній, П. Оцінка мінімальної швидкості росту втомної тріщини після комбінованих перевантажень розтягуванням-стиском в алюмінієвому сплаві Д16Т [Текст] / П. Ясній, Ю. Пиндус, В. Фостик // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2009. – Т.14, No2. – С.7–14.
14. Johnson, W.S. Multi-Parameter Yield Zone Model for Predicting Spectrum Crack Growth [Text] / W.S. Johnson // Methods and Models for Predicting Fatigue Crack Growth under Random Loading. – Philadelphia(Pa). – ASTM STP. – 1981. – No748. – P.85–102.

1. Wheeler, O.E. Spectrum loading and crack growth [Text] / O.E. Wheeler // Journal of basic engineering. – ASME. – 1972. – P.181–186.
2. Pyndus, Yu.I. Model rostu vtomnoi trishchyny pislia odnorazovoho perevantazhennia [Text] / Yu.I. Pyndus, P.V Yasnii // Visnyk Zhytomyrskoho tekhnichnoho instytutu. – 2002. – No 1. – P.28–36.
3. Macha, D.E. Effects of Gas turbine engines load spectrum variables on crack propagation. Effect of load spectrum variables on fatigue crack initiation and propagation [Text] / D.E. Macha., A.F. Grandt., B.J. Wicks // ASTM STP. – 1980. – No714. – P.108–127.
4. Philip, A. Prediction of crack growth in 350 WT steel subjected to constant amplitude with over- and under-loads using a modified wheeler approach [Text] / P.A. Rushton., F. Taheri // Marine Structures. – 2003. – No16. – C.517–539.
5. NASGRO Reference Manual, Version 4.02, Southwest Research Institute, 2003.
6. Yasnii, P.V. Vplyv odnorazovoho perevantazhuvannia na rist vtomnoi trishchyny v splavi D16T [Text] / P.V. Yasnii. Yu.I. Pyndus. // Fiz.–khim. mekhanika materialiv. – 2002. – No2. – P.57–60.
7. Pyndus, Yu.I. Prohnozuvannia shvydkosti rostu vtomnoi trishchyny pry nerehuliarnomu navantazhenni v aliuminiievomu splavi D16T [Text] / Yu.I. Pyndus // Visnyk Ternopilskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. – 2002. – V.7, No1. – P.11–19.
8. RD 50-345-82. Metodicheskie ukazaniia. Raschety i ispytaniia na prochnost. Metody mekhanicheskikh ispytanii metallov. Opredelenie kharakteristik treshchinostoikosti (viazkosti razrusheniia) pri tsiklicheskom nahruzhenii. – M.: Izd-vo standartov, 1983. – 95 p.
9. Yasnii, P. Vplyv asymetrii tsyklu navantazhennia na kharakterystyky tsyklichnoi trishchynostiikosti aliuminiievoho splavu D16T [Text] / P. Yasnii. Yu. Pyndus. V. Fostyk // Visnyk Ternopilskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. – 2007 – V.12, No1 – P.7–12.
10. Pat. 25367 Ukrainy. MPK G 01 B 11/16. Sposib nanesennia na poverkhniu hladkykh zrazkiv dilylnykh sitok [Text] / P.V. Yasnii, Yu.I. Pyndus, V.B. Fostyk. Zaiavnyk ta patentokorystuvach – Ternopilskyi derzhavnyi tekhnichnyi universytet imeni Ivana Puliuia. – No200702400; zaiav. 05.03.2007; Publ. 10.08.07, Bull. No12.
11. Pat. 33067 Ukrainy. MPK G 01 N 1/00. Sposib rozmichuvannia poverkhon metalevykh ploskykh zrazkiv [Text] / P.V. Yasnii, Yu.I. Pyndus, P.O. Marushchak, V.B. Fostyk. Zaiavnyk ta patentokorystuvach – Ternopilskyi derzhavnyi tekhnichnyi universytet imeni Ivana Puliuia. – No200801367; zaiav. 04.02.2008; Publ. 10.06.08, Bull. No11.
12. Makabe, S. Effects of surface deformation and crack closure on fatigue crack propagation after overloading and underloading [Text] / S. Makabe. A. Purnowidodo. A.J. McEvily// International Jornal of Fatigue. – 2004. – Vol.26. – P.1341–1348.
13. Yasnii, P. Otsinka minimalnoi shvydkosti rostu vtomnoi trishchyny pislia kombinovanykh perevantazhen roztiahuvanniam-styskom v aliuminiievomu splavi D16T [Text] / P. Yasnii, Yu. Pyndus, V. Fostyk // Visnyk Ternopilskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. – 2009. – V.14, No2. – P.7–14.
14. Johnson, W.S. Multi-Parameter Yield Zone Model for Predicting Spectrum Crack Growth [Text] / W.S. Johnson // Methods and Models for Predicting Fatigue Crack Growth under Random Loading. – Philadelphia(Pa). – ASTM STP. – 1981. – No748. – P.85–102.