539.388.1
539.389

випадкове навантаження
розрахункова модель
непружна деформація
пошкоджуваність
коефіцієнт гомогенності
методи вимірювань
мікроструктура
метод LM-твердості
циклічне навантажування
random loading
calculation model
inelastic deformation
damage
homogeneity coefficient
measurement methods
microstructure
LM-hardness method
cyclic loading

Наведено адоптовані методики, що дозволяють проводити оцінювання пошкоджуваності сталей за багатоциклової втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом. Методика, яка дозволяє проводити оцінювання пошкоджуваності матеріалу, базується на методі LM-твердості. А методика розрахункового оцінювання кінетики втомного пошкодження при випадковому асиметричному втомному навантаженні базується на використанні моделі граничного вичерпання циклічної пластичності (ГВЦП). Для підтвердження наведених методик отримано експериментальні результати, що свідчать про можливість їх використання для оцінювання залишкової довговічності сталей при нестаціонарному навантаженні. Описано створення методики, що дозволяє випробовувати лабораторні зразки за втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом; аналіз залишкової довговічності з використанням запропонованої моделі та методу LM-твердості; створення аналітичної моделі, що дає можливість прогнозувати довговічність за втоми з амплітудою, що змінюється за випадковим законом. Наведені результати можуть бути використані для розрахункового оцінювання довговічності елементів конструкцій, які працюють у режимі жорсткого навантаження, з меншою похибкою у порівнянні з застосуванням стабілізованих значень непружних деформацій і відомих гіпотез підсумовування втомних пошкоджень.
The article presents adapted techniques which make possible to assess the damage of steels at high cyclic fatigue under the amplitudes varying according to the random law. The method for material damage assessment is based on the LM-hardness method. The method for estimation of the fatigue damage kinetics under random asymmetric fatigue loading is based on the use of ultimate exhaustion of cyclic plasticity model (UECP). To confirm the mentioned methods experimental results were obtained testifying the possibility of using them for estimation of steels residual lifetime under non-stationary loading. The article describes : the method, that allows laboratory samples fatigue testing under the amplitudes varying according to the random law; analysis of residual lifetime is using the proposed model and LM-hardness method; creation of the analytical model, that enables to predict fatigue lifetime under the amplitudes changing according to the random law. The presented results can be used for the lifetime estimation of structural elements operating under hard load conditions with the lower error, than those of the stabilized values of inelastic deformations and the known hypotheses of fatigue damage summation.

1. Больших, А.С. Новые машины для испытания на усталость [Текст] / А.С. Больших, Э.А. Инаекян // Тр. НИКИМП. – 1972. – Вып. 1. – С. 8 – 15.
2. Brodtkorb, P.A., Johannesson, P., Lindgren, G., Rychlik, I., Rydén, J., and Sjö E. Wafo. А Matlab toolbox for analysis of random waves and loads // Proc. 10th International Offshore and Polar Engineering Conference, Seattle, 2000, Vol. 3, pp. 343 – 350.
3. ASTM Designation E 1049-85. Standard practices for cycle counting in fatigue analysis. ASTM, 1985.
4. Патент 25197А, МКИ 7, G 01 N 3/00, G 01, N 3/40. Спосіб оцінки деградації матеріалу внаслідок накопичення пошкоджень в процесі напрацювання “LM-метод твердості” / Лебедєв А.О., Музика М.Р., Волчек Н.Л.; опубл. 15.01.03, Бюл. № 1.
5. Патент України 4406, МПК 7, G 01 3/00, 3/40, 3/42. Спосіб оцінки деградації матеріалу / Лебедєв А.О., Музика М.Р. // Промислова власність; Офіц. бюл. № 1, 17.01.2005.
6. Патент № 40200, МПК 6, G 01 3/00, 3/20. Спосіб контролю технічного стану конструкції в експлуатації методом твердості / Лебедєв А.О., Музика М.Р., Швець В.П. // Промислова власність; Офіц. бюл. № 6, 20.03.09.
7. Gumbel E.J. Statistical Theory of Extreme Values and Some Practical Application. Washington: National Bureau of Standards, 1954. – 472 p.
8. Гигиняк, Ф.Ф. Повреждаемость теплоустойчивых сталей с учетом условий, имитирующих работу энергетического оборудования. [Текст] / Ф.Ф. Гигиняк, П.А. Булах // Пробл. прочности. – 2014. – N5. – C. 61 – 68.
9. Гігіняк, Ф.Ф. Міцність конструкційних матеріалів при малоцикловому навантаженні за умов складного напруженого стану. [Текст] / Ф.Ф. Гігіняк, А.О. Лебедєв, О.К. Шкодзінський – Київ. – Наук. думка. – 270 с.
10.Лебедев, А.А., Голубовский, Е.Р., Локощенко, А.М. та ін. Оценка предельных уровней рассеянных повреждений в материалах при стационарных режимах статического и циклического нагружения [Текст] / А.А. Лебедев, Е.Р. Голубовский, А.М. Локощенко, Н.Р. Музыка, В.П. Ламашевский, В.П. Швец, Е.В. Ефименко // Пробл. прочности. – 2012. – №6. – С.5 – 13.
11. Tsyban’ov G.V. Ultimate hardening/softening model of material for fatigue crack initiation onset and determination of its parameters [Теxt] / G.V. Tsyban’ov, A.I. Novikov // International Journal of Fatigue. – 2012. – Volume 39. – P. 15 – 24.
12. Цибаньов, Г.В. Оцінювання втомного пошкодження і залишкового ресурсу матеріалу за моделлю граничного вичерпання пластичності [Текст] / Г.В. Цибаньов, А.І. Новіков // Вісник ТДТУ. – 2009. – № 3. – С. 53 – 65.
13. Цыбанёв, Г.В. Определение долговечности материала при циклическом нагружении со случайной амплитудой напряжений по модели предельного исчерпания пластичности [Текст] / Г.В. Цыбанёв, А.И. Новиков // Надежность и долговечность машин и сооружений. – 2011. – Выпуск 34. – С. 67 – 79.
14. Цибаньов, Г.В. Визначення кінетики втомного пошкодження і довговічності сталей в умовах неоднорідного напружено-деформованого стану [Текст] / Г.В. Цибаньов, А.І. Новіков // Вісник Тернопільського національного технічного університету. – 2013. – № 4. – С. 95 – 108.
15. Цибаньов, Г.В. Взаємозв’язок і кінетика втомного пошкодження за умов м’якого і жорсткого режимів навантаження [Текст] / Г.В. Цибаньов, А.І. Новіков // Вісник Тернопільського національного технічного універсітету. – 2017. – № 4.

1. Bol'shix A.S., Inaekyan E'.A. Novye mashiny dlya ispytaniya na ustalost'. Tr. NIKIMP, 1972, Vol. 1. P. 8 – 15 [in Russian].
2. Brodtkorb, P.A., Johannesson, P., Lindgren, G., Rychlik, I., Rydén, J., and Sjö E. Wafo. A Matlab toolbox for analysis of random waves and loads. Proc Conference: 10th International Offshore and Polar Engineering, Seattle, 2000, Vol. 3. P. 343 – 350.
3. ASTM Designation E 1049-85. Standard practices for cycle counting in fatigue analysis. ASTM, 1985
4. Patent 25197A, MKY 7, G 01 N 3/00, G 01, N 3/40. Sposib otsinky dehradatsiyi materialu v naslidok nakopychennya poshkodzhen v protsesi napratsyuvannya “LM-metod tverdosti”. Lebedyev A.O., Muzyka M.R., Volchek N.L. 15.01.03 [in Ukrainian].
5. Patent Ukrayiny 4406, MPK 7, G 01 3/00, 3/40, 3/42. Sposib otsinky dehradatsiyi materialu. Lebedyev A.O., Muzyka M.R. 17.01.2005 [in Ukrainian].
6. Patent 40200, MPK 6, G 01 3/00, 3/20. Sposib kontrolyu tekhnichnoho stanu konstruktsiyi v ekspluatatsiyi metodom tverdosti. Lebedyev A.O., Muzyka M.R., Shvets V.P. 20.03.09 [in Ukrainian].
7. Gumbel E.J. Statistical Theory of Extreme Values and Some Practical Application. Washington: National Bureau of Standards, 1954, 472 p.
8. Giginyak F.F., Bulax P.A. Povrezhdaemost' teploustojchivyx stalej s uchetom uslovij, imitiruyushhix rabotu e'nergeticheskogo oborudovaniya. Probl. prochnosti, 2014, No 5. P. 61 – 68 [in Russian].
9. Hihinyak F.F., Lebedyev A.O., Shkodzinskyy O.K. Mitsnist konstruktsiynykh materialiv pry malotsyklovomu navantazhenni za umov skladnoho napruzhenoho stanu. Kyyiv. Nauk. dumka. 270 p. [in Ukrainian].
10. Lebedev A.A., Golubovskij E.R., Lokoshhenko A.M., Muzyka N.R., Lamashevskij V.P., Shvec V.P., Efimenko E.V. Ocenka predel'nyx urovnej rasseyannyx povrezhdenij v materialax pri stacionarnyx rezhimax staticheskogo i ciklicheskogo nagruzheniya. Probl. prochnosti, 2012, No 6. P. 5 – 13 [in Russian].
11. Tsyban'ov G.V., Novikov A.I. Ultimate hardening/softening model of material for fatigue crack initiation onset and determination of its parameters. International Journal of Fatigue, 2012, Volume 39. P. 15 – 24. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2011.06.013
12. Tsybanov H.V., Novikov A.I. Otsiniuvannia vtomnoho poshkodzhennia i zalyshkovoho resursu materialu za modelliu hranychnoho vycherpannia plastychnosti. Visnyk TDTU, 2009, V. 3. P. 53 – 65 [in Ukrainian].
13. Tsybanov H.V., Novikov A.I. Opredelenie dolgovechnosti materiala pri ciklicheskom nagruzhenii so sluchajnoj amplitudoj napryazhenij po modeli predel'nogo ischerpaniya plastichnosti. Nadezhnost' i dolgovechnost' mashin i sooruzhenij, 2011, V. 34. P. 67 – 79 [in Russian].
14. Tsybanov H.V., Novikov A.I. Vyznachennia kinetyky vtomnoho poshkodzhennia i dovhovichnosti stalei v umovakh neodnoridnoho napruzheno-deformovanoho stanu. Visnyk TDTU, 2013, V. 4. P. 95 – 108 [in Ukrainian].
15. Tsybanov H.V., Novikov A.I. Interrelation and kinetics of matersals fatigue damage under “soft” and “rigid” loading modes. Visnyk TDTU, 2017, V. 4.