Predicting the durability of ship's machine parts and mechanisms on the criterion of material fatigue
На основе теории о кристаллическом строении металлов рассмотрена физика усталостного разрушения. Показано, что зарождение и развитие усталостных трещин является случайным процессом, состоящим из двух фаз: первая – образование макроскопической (видимой) трещины; вторая – рост трещины до критических размеров, после которых наступает поломка детали. Приведены критерии работоспособности деталей по критерию усталости материала. Особое внимание уделено методическим положениям, позволяющим расчетным путем прогнозировать долговечность деталей для первой фазы усталости материала. Предлагаемая методика базируется на кривой усталости материала и корректированной гипотезе линейного суммирования повреждений. Отличительной особенностью методики является ее применимость для различных видов нагружения, в частности, показано как с ее помощью можно определять усталостную долговечность для режимного и блочного нагружений деталей. Отмечено, что для повышения точности прогнозирования долговечности необходимы дополнительные экспериментальные исследования прочности материала при циклическом нагружении, равном 1010 ÷ 1012циклов. В перспективе разработанная методика позволяет рассчитывать остаточную долговечность деталей как разность между расчетной долговечностью новой детали и ее наработкой до момента нового использования. Based on the theory about the crystalline structure of metals, the physics of fatigue destruction is considered. It is shown that the origin and development of fatigue cracks is a random process consisting of two phases: the first - the formation of a macroscopic (visible) crack; The second phase is the growth of the crack to critical dimensions, after which the part breaks. The criteria for the health of the parts are given on the criterion of material fatigue. Particular attention is paid to the methodical provisions, allowing the calculated way to predict the durability of parts for the first phase of material fatigue. The proposed technique is based on the material fatigue curve and the corrected hypothesis of linear summation of damage. A distinctive feature of the technique is its applicability for different types of loading, in particular, it shows how it can determine fatigue durability for the mode and block loading of parts. It is noted that additional experimental studies of the strength of the material in the cyclical load equal to 1010 ÷ 1012 cycles are needed to improve the accuracy of longevity prediction. In the long term, the developed technique allows to calculate the residual durability of parts as the difference between the calculated durability of the new part and its development until the moment of new use.