Page 60 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

60

У результаті скінченно-елементного розрахунку отримують просторові поля

гідростатичного напруження σh , еквівалентного напруження σeq , параметра

тривісності η та еквівалентної пластичної деформації εpl у зоні тріщиноподібного

дефекту. Максимальні значення цих величин, як правило, локалізуються поблизу

фронту тріщини, однак їх розподіл істотно залежить від форми півеліптичного

дефекту. У подальшій дифузійній моделі σh використовують для врахування

дифузії водню під дією градієнта гідростатичних напружень, а εpl – для оцінювання

густини пасток і концентрації пасткованого водню [25, 49, 92, 95, 125].

2.1.3 Аналітичні та чисельні співвідношення для півеліптичних

тріщин

Для узгодження результатів скінченно-елементного розрахунку з

класичними підходами механіки руйнування доцільно використовувати

аналітичні співвідношення для поверхневих півеліптичних тріщин у трубах. Такі

співвідношення виконують контрольну та інтерпретаційну функції: дають змогу

оцінити порядок величин напружень і КІН, а також пов’язати геометрію дефекту з

умовами його подальшого росту [7, 82, 120].
У спрощеному інженерному наближенні НДС стінки труби під дією

внутрішнього тиску можна охарактеризувати мембранним напруженням, яке
залежить від геометрії труби та інтенсивності навантаження:

p R
 i . (2.27)
m
t
Цей вираз не замінює тривимірного скінченно-елементного аналізу, однак

є зручним для попередньої оцінки рівня навантаженості стінки труби. Він також

показує, що за однакового внутрішнього тиску зменшення товщини стінки або

збільшення радіуса труби підвищує середній рівень напружень і, відповідно,

потенційну небезпеку росту тріщини.

Ключовою характеристикою механіки руйнування, що визначає схильність

тріщини до поширення, є КІН KI . Для внутрішньої півеліптичної тріщини на

поверхні труби він залежить від глибини a, півдовжини c, відношення a/ c,