4.1.2.4. ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН

В рассмотренных выше уравнениях, связывающих скорость развития усталостной трещины с параметрами нагружения материала в вершине трещины, характеристики циклической трещиностойкости были представлены в виде эмпирических констант. При этом предполагалось, что эти константы не зависят от характера нагружения и являются только параметрами материала и среды эксплуатации. Временной фактор (частота нагружения) во всех рассмотренных случаях не учитывался. Такое

допущение оказалось приемлемо только в случае анализа развития трещины на воздухе или в других относительно инертных средах. Так, в работе [340] приведены результаты исследования закономерностей развития трещин усталости в высокопрочной стали 4340 (предел текучести в зависимости от термообработки при различных частотах нагружения в коррозионной среде -ный хлористый натрий) и на воздухе. Установлено, что при испытаниях на воздухе скорость роста трещин не зависит от частоты, но при испытаниях в коррозионной среде со снижением частоты нагружения падает «сопротивление разрушению и скорость развития трещин увеличивается. Предложена зависимость, отражающая закономерности разрушения стали,

где — величина, характеризующая чувствительность материала к коррозии, которая зависит от времени

Влияние частоты нагружения на скорость распространения трещин усталости подробно изучалось Екобори и К. Сато [436] методами механики разрушения. Испытывались образцы алюминиевого сплава и малоуглеродистой стали представляющие собой полосу с центральным отверстием и инициирующими прорезями. Частота нагружения изменялась в диапазоне от 1 до Результаты эксперимента описываются зависимостью

частота нагружения.

В работе [168] предложен метод определения скорости распространения усталостной трещины в коррозионной среде при различных частотах и асимметриях нагружения, удовлетворительно описывающий большое количество экспериментальных данных для различных материалов и коррозионных сред. Суть метода заключается в следующем. Вводятся параметры — СРТ на воздухе и в среде определяемые по зависимостям:

Здесь длина трещины; время; частота нагружения.

При этом экспериментально показано, что коэффициент ускорения роста трещины в среде является функцией только параметра и конкретной системы материал—среда и не зависит от асимметрии и частоты нагружения,

а также от Такой подход отражает известный факт [404], что ускорение роста трещины в среде относительно скорости ее развития на воздухе тем больше, чем меньше частота нагружения (больше влияние временного фактора) или скорость механического повреждения относительно коррозионного, определяемого временем, уменьшается). В работе [168] показано, что если изменить частоту и скорость таким образом, что останется неизменной, то ускорение развития трещины в коррозионной среде не изменится. Иными словами, величина является параметром, определяющим относительный вклад в повреждение механического и временного факторов.

Следует отметить, что распространение трещин в коррозионной среде может происходить и при постоянной нагрузке безциклической составляющей. Условие такого развития определяется критическим значением КИН для конкретной системы материал—среда [404, 422]. При КИН, большем развитие трещины происходит без циклической нагрузки и ее скорость определяется разностью

Выполненный обзор литературы позволяет сделать вывод, что для описания влияния коррозионной среды можно использовать подходы, основанные на применении линейной механики разрушения. На наш взгляд, для проведения расчетных исследований кинетики усталостной трещины в коррозионной среде наиболее приемлем метод, изложенный в работе [168], с помощью которого можно рассчитать скорость развития трещин в коррозионной среде при различной частоте нагружения на основании данных о скорости их развития на воздухе. В случае, если КИН при соответствующей длине трещины в элементе конструкции будет больше, чем количество циклов, необходимое для роста трещины при этом условии, можно считать нулевым. Такое допущение дает консервативную оценку долговечности элемента конструкции, что в инженерной практике вполне допустимо.