41. Определение остаточного ресурса в годах эксплуатации с использованием меры накопления усталостных повреждений.

Линейная теория накопления усталостных повреждений: При воздействии на элемент (образец) нагрузки, изменяющейся во времени, количество циклов, которые элемент (образец) может выдержать до разрушения, определяется кривой выносливости, связывающей число циклов N, которые элемент (образец) может выдержать до разрушения, с максимальным напряжением в цикле σ_max при определенном значении ρ. Для каждого ρ – своя кривая.

Если при N циклов элемент (образец) разрушается, то имеет место макроразрушение. При воздействии меньшего числа циклов n<N в образце тоже происходят разрушения – микроразрушения, но степень развития их такова, что они не приводят еще к макроразрушению. Можно считать, что при каждом цикле воздействия в элементе (образце) происходят какие-то микроповреждения, которые суммируясь, при достижении N циклов приводят к полному разрушению. Введем специальную величину υ – меру повреждения, как характеристику тех процессов, которые происходят в материале при воздействии на элемент изменяющейся во времени нагрузки.

Пусть повреждения от i-того цикла характеризуется мерой повреждения υ_i. Будем считать, что до начала эксплуатации никаких повреждений не было и мера повреждений равна нулю, а разрушению соответствует значение меры повреждения, равное 1. Тогда для состояния разрушения можно написать

где N – предельное число циклов, имеющих параметры σ_max и ρ.

Будем считать, что величина υ_i не зависит от порядка следования циклов. Это означает, что при любом цикле повреждение одинаково υ_i = υ₁, где υ₁ – повреждение от одного цикла нагружения. После этого можно написать

откуда

Определение остаточного ресурса основано на расчетах накопленных усталостных повреждений с применением гипотезы линейного суммирования. Величина остаточного ресурса в единицах меры накопления усталостных повреждений трудно представима и безлика. Больший интерес представляет величина остаточного ресурса, выраженная, например, в годах эксплуатации, которая может быть найдена в виде

где n_i.год – число поездов i-того типа в год;

ν_i - мера повреждения от одного поезда i-ого типа νост- остаточный ресурс металлических пролетных строений со сквозными фермами по выносливости раскосов

ν_ост=0,3–ν,

где ν – накопленная на рассматриваемый момент мера накопления усталостных повреждений.