DOI.org/10.5281/zenodo.807781
УДК 629.12.011

К.А. Молоков, В.В. Новиков, М.В. Китаев

МОЛОКОВ КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ – к.т.н., доцент, e-mail: spektrum011277@gmail.com
НОВИКОВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ – к.т.н., доцент, e-mail: Leka1551@rambler.ru
Кафедра сварочного производства Инженерной школы
КИТАЕВ МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ – к.т.н., доцент кафедры кораблестроения и океанотехники Инженерной школы, e-mail: maxkit@mail.ru
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул., 8, Владивосток, 690091 

Эксплуатационный ресурс судовых сварных соединений и структурная поврежденность стали при циклических нагрузках

Аннотация: Одним из важнейших факторов в обеспечении безопасности мореплавания и эффективности эксплуатации судна является сохранение и поддержание на должном уровне технического состояния корпуса и его конструкций. Представляется необходимым иметь расчетные методики, позволяющие осуществлять и поддерживать соответствующий оперативный контроль. Наиболее полно и достоверно техническое состояние корпуса судна можно определить по предложению Г. Казанова расчетным путем с учетом истории развития структурной поврежденности корпусной стали в результате циклического нагружения корпуса. При этом в качестве диагностируемого параметра (предложенного Г. Казановым) необходимо использовать установленную с заданной вероятностью превышения протяженность структурного повреждения стальных накладных листов – «свидетелей». В этой связи авторы статьи считают необходимым установить зависимости, показывающие взаимное влияние размеров дефектов в сварных стальных соединениях, параметров циклических нагружений и продолжительностb стадий усталостного разрушения.

Установлено, что для феррито-перлитных и перлитных судостроительных сталей отношение продолжительности второй стадии разрушения к первой составляет 20% и является постоянным при величине внешней нагрузки симметричного цикла, равной пределу текучести. На базе полуэмпирических моделей механики разрушения показано, что для феррито-перлитных сталей отношение минимального размера макротрещины к размеру микротрещины, не влияющей на предел выносливости, в среднем равно 10. Это отношение характеризует переход к стабильному развитию трещины (началу второй стадии разрушения). Авторами предложены зависимости максимальных напряжений симметричной внешней нагрузки от соотношения продолжительностей стадий усталостного разрушения сварных соединений для разных марок судостроительных сталей.

Ключевые слова: усталостная долговечность, структурное повреждение, макротрещина, микротрещина, ресурс, сварное соединение, стадии разрушения.

Molokov K., Novikov V., Kitaev M.

KONSTANTIN MOLOKOV, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Department of Welding,
e-mail: spektrum011277@gmail.com
VALERY NOVIKOV, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, e-mail: Leka1551@rambler.ru;
MAKSIM KITAEV, Candidate of Engineering Sciences, Senior Lecturer, e-mail: maxkit@mail.ru, Department of Shipbuilding and Ocean Technique
School of Engineering
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091

Life cycle of welded joints and structural damages of steel under cyclic loads

Abstract: The adequate maintenance of the ship’s hull and its units are key factors that secure safe and efficient operation of the vessel. It seems necessary to have methods of calculation enabling one to exert operational control over technical condition of the ship. The method advanced by G. Kazanov is the best one for this purpose. It is based on the study of the history of the structural damages of the ship hull steel caused by cyclic loads. In this connection, the authors believe it necessary to establish mutual relationships between the sizes of the defect in wielded joints, parameters of cyclic loadings and the duration of the stages of fatigue failure. It has been found that the duration ratio of the second to the first damage stages has the constant value on conditions that the external load of symmetric cycle is equal to the yield stress. The ratio characterises the beginning of the second damage stage of crack propagation for the ferrite-pearlite steels. The authors have advanced the dependences of maximum symmetrical load stresses versus the duration of fatigue failure of welded joints for different types of shipbuilding steels.

Key words: fatigue life, structural damages, macrocrack, microcrack, resource, welded joint, failure stages.