Zmodyfikowane prawa propagacji pęknięć zmęczeniowych

W procesie zmęczenia elementów maszyn można wyróżnić trzy główne fazy – powstawania i rozwoju trwałych pasm poślizgów, inicjacji i ostatecznie propagacji pęknięć zmęczeniowych aż do zniszczenia. W celu wyznaczenia trwałości zmęczeniowej wykorzystuje się mnóstwo hipotez kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych. Takie podejście do analizy zjawiska zmęczenia nazywa się fenomenologicznym. Innym podejściem jest wykorzystanie kryteriów energetycznych, siłowych lub odkształceniowych zgodnie z teorią mechaniki pękania. Drugie podejście pozwala nie tylko na ocenę trwałości zmęczeniowej, ale także na wyznaczenie wartości obciążeń niszczących. Szczególną uwagę zwraca się tutaj na analizę kinetyki stabilnego wzrostu pęknięcia. Prędkość propagacji pęknięcia zmęczeniowego przedstawia się na wykresie o współrzędnych lgdA/dN – lgΔKI, gdzie dA/dN jest prędkością przyrostu pęknięcia na cykl obciążenia, natomiast ΔKI – zakresem współczynnika intensywności naprężeń. Pełny wykres wzrostu pęknięcia zawiera się między progowym współczynnikiem intensywności naprężeń Kth odpowiadającym granicy między fazami inicjacji i stabilnej propagacji pęknięcia oraz prędkości wzrostu równej około 10–7 mm/cykl, a krytycznym współczynnikiem intensywności naprężeń KIC określonym długością pęknięcia, przy której rozpoczyna się gwałtowny wzrost pękania i zniszczenie elementu. Celem badań przedstawionych w niniejszym referacie jest wyznaczenie analityczne przebiegu wzrostu pęknięcia zmęczeniowego przy podstawie zęba prostego koła zębatego z wykorzystaniem wzoru NASGRO2/3 oraz dla porównania wzorów Formana i Parisa-Erdogana w funkcji długości pęknięcia.

---

In the present paper, some modification of the known laws of fracture mechanics have been proposed. The goal of these modification is to explicite formulation of crack propagation velocity as function of crack length Additionally, the process of crack growth was simulated according to the Palmgren-Miner and Hashim fatigue hypotheses. The results of simulation were verified based upon the test stand experiments.