sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2023-23-3-23-27sustain-540Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В ЗАДАЧАХ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИSYSTEM ANALYSIS IN DEPENDABILITY AND SAFETYПересмотр роли испытаний при нерегулярном нагружении при получении научных выводов о пределе выносливостиReconsidering the Role of Fatigue Irregular Testing in Scientific Conclusions About the Fatigue LimitГадолинаИ. В.GadolinaI. V.

Гадолина Ирина Викторовна - кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник,

Москва

Irina V. Gadolina - Candidate of Engineering, Associate Professor, Senior Researcher,

Moscow

gadolina@mail.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)РоссияMechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2023220820232332327Copyright © Гадолина И.В., 20232023Гадолина И.В.Gadolina I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/540Цель

Цель. Мы предлагаем метод использования испытания на усталость при нерегулярной нагрузке для изучения ключевых тем усталости материалов, а именно, касающихся предела усталости. Характеристику предел усталости важно знать: для ускорения испытаний; для обеспечения стабильного и надежного обслуживания машиностроительных изделий.

Методы

Методы. Сравнительные исследования при блочных и случайных нагрузках предоставляют возможность исследователям делать соответствующие выводы без чрезмерного увеличения времени испытаний и без использования испытаний при сверхзвуковых частотах, которые в некоторой степени противоречивы. Мы приводим пример применения предложенного метода. Вторая стадия усталости, а именно стадия распространения трещины, также рассматривается. Основная идея аналогична – испытания при нерегулярной нагрузке дают возможность судить о максимуме среди малых амплитуд, которые не являются повреждающими.

Выводы

Выводы. Предложенный метод позволяет с использованием специальных видов испытаний получить ценную для инженеров и исследователей информацию, при этом испытания являются более приближенными к реальным условиям эксплуатации машин

Aim

Aim. We suggest a method of using the fatigue test in case of irregular loading for studying the key subject matters related to material fatigue, specifically those to do with fatigue limit. It is important to know the fatigue limit characteristic in order to speed up tests; in order to ensure stable and reliable servicing of machines.

Methods

Methods. Comparative examinations in cases of block and random loadings enable researchers to make corresponding conclusions without excessively extending the duration of tests and without recurring to supersonic frequency tests that are to a certain degree controversial. An example of applying the proposed method is given. The second stage of fatigue, specifically the crack propagation stage, is also considered. The key idea is similar. Testing under irregular loading allows making conclusions regarding the maximum among small amplitudes that do not cause damage.

Conclusions

Conclusions. The proposed method allows using special testing methods to obtain information that is valuable to engineers and researchers. The tests are also closer to the field conditions of machinery operation.

механическая усталостьпредел выносливостиблочная нагрузкасуммирование линейных поврежденийстатистикаmechanical fatiguedurability limitblock loadingaddition of linear damagestatisticsИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-10097, https://rscf.ru/ project/23-29-10097/ReferencesSonsinoC.M., Heim R, MelzT. Lightweight-Structural Durability Design by Consideration of Variable Amplitude Loading // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 91. Part 2. Pp. 328 336. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.07.030SonsinoC.M., Heim R, MelzT. Lightweight-Structural Durability Design by Consideration of Variable Amplitude Loading. International Journal of Fatigue 2016;91(2):328- 336. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.07.030.Sunder R. et al. Combined action of crack closure and residual stress under periodic overloads: A fractographic analysis // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 82. Part 3. Pp. 667–675.Sunder R. et al. Combined action of crack closure and residual stress under periodic overloads: A fractographic analysis. International Journal of Fatigue 2016;82(3):667- 675.Bautin A. et al. Model curves: a simple way to account for complex effects. In Proc. 32nd Congress of International Council of Aeronautical Science. Sept. 6–10, 2021, Shanghai, China.BautinA. et al. Model curves: a simple way to account for complex effects. In: Proc. 32nd Congress of International Council of Aeronautical Science. Shanghai (China); 2021.Березин И.Я., Рихтер Е.Е., Абызов А.А. и др. Статистическая механика и надежность машин: Учебное пособие к курсовому проекту. Челябинск: ЮрГу, 2003. 59 c.Berezin I.Ya., Rikhter E.E., Abyzov A.A. et al. [Statistical mechanics and dependability of machines: a study guide for a course project]. Chelyabinsk: YurGU; 2003. (in Russ.)Miner M.A. Cumulative Damage in Fatigue // Journal of Applied Mechanics. 1944. Vol. 3. Pp. 159–164.Miner M.A. Cumulative Damage in Fatigue. Journal of Applied Mechanics 1944;3:159-164.Bathias C. There is no infinitive fatigue life in metallic materials // Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 1999. Vol 22. Issue 7. Pp. 559–566.Bathias C. There is no infinitive fatigue life in metallic materials. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 1999;22(7):559-566.Wei Xu et al. An Ultra-High Frequency VibrationBased Fatigue Test and Its Comparative Study of a Titanium Alloy in the VHCF Regime // Metals. 2020. Vol. 10. P. 1415. DOI: 10.3390/met10111415Wei Xu et al. An Ultra-High Frequency VibrationBased Fatigue Test and Its Comparative Study of a Titanium Alloy in the VHCF Regime. Metals 2020;10:1415. DOI: 10.3390/met10111415.Stanzl-Tschegg S. Fatigue crack growth and threshold measured at very high frequencies (20 kHz) // Metal Science. 1980. Vol. 14(4). Pp. 137–143.Stanzl-Tschegg S. Fatigue crack growth and threshold measured at very high frequencies (20 kHz). Metal Science 1980;14(4):137-143.Makhutov N.A., Petrova I.M., Gadolina I.V. et al. On peculiarities in construction of a modified fatigue curve // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2010. Vol. 39. No. 4. Pp. 338–342.Makhutov N.A., Petrova I.M., Gadolina I.V. et al. On peculiarities in construction of a modified fatigue curve. Journal of Machinery Manufacture and Reliability 2010;39(4):338-342.Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Расчеты несущей способности и прочности деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 488 c.Serensen S.V., Kogaiev V.P., Shneyderovich R.M. [Calculations of the carrying capacity and strength of machine parts]. Moscow: Mashinostroenie; 1975. (in Russ.)Georgievskaia E. The Problem of Early Crack Detection in the Runner Blades of Hydraulic Units // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. Vol. 50. No. 3. P. 216.Georgievskaia E. The Problem of Early Crack Detection in the Runner Blades of Hydraulic Units. Journal of Machinery Manufacture and Reliability 2021;50(3):216.Gadolina I.V., Lisachenko N.G., Svirskiy Y. et al. The Choice of Sampling Frequency and Optimal Method of Signals Digital Processing in Problems of a Random Loading Process Treating to Assess Durability // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56(15). Pp. 1551–1558. DOI: 10.1134/ S0020168520150054Gadolina I.V., Lisachenko N.G., Svirskiy Y. et al. The Choice of Sampling Frequency and Optimal Method of Signals Digital Processing in Problems of a Random Loading Process Treating to Assess Durability. Inorganic Materials 2020;56(15):1551-1558. DOI: 10.1134/S0020168520150054.Makhutov N.A. et al. Imitation of Random Sequences of Extremums in Fatigue Tests with Irregular Loading // Russian Engineering Research. 2020. Vol. 40(8). Pp. 614– 621. DOI: 10.3103/S1068798X2008016XMakhutov N.A. et al. Imitation of Random Sequences of Extremums in Fatigue Tests with Irregular Loading. Russian Engineering Research 2020;40(8):614-621. DOI: 10.3103/S1068798X2008016X.Makhutov N.A. et al. Simulation of Random Processes in the Fatigue Problem under Variable Loading // Strength of Materials. 2021. Vol. 52(8). Pp. 953-957. DOI: 10.1007/s11223-021-00249-3Makhutov N.A. et al. Simulation of Random Processes in the Fatigue Problem under Variable Loading. Strength of Materials 2021;52(8):953-957. DOI: 10.1007/s11223-021-00249-3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.