Таблиця

С.1 –

Рівень розростання втомної тріщини для ливарних сплавів,
constant

Table

С.1 –

Fatigue crack growth rate cast alloys, constant

Результат випробування

Test result

Розмір зразку

Sample size

1

2

3

4

5

6

8

10

15

20

30

100

Ідентичні зразки, кожен з яких пройшов випробування до руйнування

ІIdentical samples all tested to failure.

3,91

3,20

2,93

2,78

2,68

2,61

2,52

2,45

2,36

2,30

2,24

2,12

Ідентичні зразки, що одночасно пройшли випробування до руйнування першого зразка

Identical samples all tested simultaneously. First sample to fail.

3,91

2,71

2,27

2,03

1,88

1,77

1,61

1,51

1,36

1,26

1,15

0,91

C.5 Значення розростання тріщини

C.5 Crack growth data

Вказівки щодо отримання значень розростання тріщини містяться у
Додатку В.

Guidance on derivation of crack growth data is given in Annex B.

C.6 Звітування

C.6 Reporting

(1) У відповідності з даним розділом при завершенні будь-яких проведених випробувань повинен складатися протокол випробувань, в якому необхідно вказувати наступну інформацію:

a) назву та розташування випробувальної лабораторії;

b) посилання на акредитацію випробувальної установки (при необхідності).

c) дату випробування;

d) ім'я (імена) особи, що відповідальна за випробування;

e) опис випробуваного зразка за наступними критеріями:

1) посилання на серіний номер (при необхідності), або

2) посилання на номер(и) креслення (при необхідності), або

3) опис зі схемами чи діаграмами, або

4) фотографії.

f) опис прикладених систем навантаження, включаючи посилання на інші Європейські стандарти при необхідності;

g) записи, що зафіксували прикладання навантаження та виміряні реакції на навантаження, такі як прогин, напруження, довговічність;
h) сукупність навантажень, деформацій та напружень у критичних точках;

i) запис, що фіксує довговічність та вид руйнування;

j) запис, що фіксує розташування спостережень за допомогою посилання на вищезазначені пункти e)2) - e)4);

k) примітки щодо будь-яких властивостей, що стосуються безпеки або експлуатаційної придатності об’єкту під час випробувань, такі як походження та розташування тріщини при випробуваннях на втому;

l) записи умов навколишнього середовища під час випробувань (при необхідності);
m) підтвердження атестації усього використаного обладнання, затверджене уповноваженою особою;

n) визначення цілі та об’єктів випробувань;

o) затвердження відповідності або невідповідності необхідним критеріям приймання ;

p) записи імен та посад особ, відповідальних за випробування та звітування;

q) назву звіту та дату його подання.

(1) At the conclusion of any testing performed in accordance with this section a test certificate should be compiled containing the following information:

a) Name and address of the testing laboratory;

b) accreditation reference of the test facility (where appropriate);

c) date of test;

d) name(s) of the person responsible for the testing;

e) description of sample tested, by
means of:

1) reference to serial number where appropriate; or

2) reference to drawing number(s) where appropriate; or

3) description with sketches or diagrams; or

4) photographs;

f) description of load systems applied including references to other European Standards where appropriate;

g) record of load applications and measured reactions to load, i.e. deflection, strain, life;

h) summary of loads and deformations and stress at critical acceptance points;

i) record of endurance and mode of failure;

j) record of locations of observations by reference to e)2) to e)4) above;

k) notes of any observed behaviour relevant to the safety or serviceability of the object under test, e.g. nature and location of cracking in fatigue test;

l) record of exposure conditions at time of testing where relevant;

m) statement of validation authority for all measuring equipment used;

n) definition of purpose or objectives of test;

o) statement of compliance or non-compliance with relevant acceptance criteria as appropriate;

p) record of names and status of persons responsible for testing and issuing of report;

q) report denotation and date of issue.

ДОДАТОК D

(ДОВІДКОВИЙ)

Розрахунок напруження

ANNEX D

[INFORMATIVE]

Stress analysis

D.1 Використання скінченних елементів для розрахунку втоми

D.1 Use of finite elements for fatigue analysis

D.1.1 Типи елементів

D.1.1 Element types

D.1.1.1 Балочні елементи

D.1.1.1 Beam elements

(1) Балочні елементи зазвичай використовуються для розрахунку номінальних напружень в рамах та подібних конструкціях. Стандартний балочний елемент для розрахунку трьох просторових рам має 6 ступенів свободи на кожному кінцевому вузлі: три ступеня переміщення та три ступеня обертання. Цей елемент може правильно описувати крутильну поведінку тільки у випадках, коли поперечний переріз не схильний до викривлення, або якщо викривлення може вільно виникати. Розрахунок напружень викривлення неможливий при розрахунку відкритих тонкостінних конструкцій.

(1) Beam elements are mainly used for analysis of nominal stresses in frames and similar structures. A conventional beam element for analysis of three dimensional frames has 6 degrees of freedom at each end node: three displacements and three rotations. This element can describe the torsional behaviour correctly only in cases in which the cross section is not prone to warp, or warping can occur freely. Analysis of warping stresses is impossible, when open thin-walled structures are analysed.

(2) Зазвичай балочні елементи жорстко з’єднані один з одним на узлових точках. У якості альтернативи можуть також бути вказані шарнірні з’єднання. У будь-якому разі в багатьох конструкціях з’єднання напівжорсткі. На додаток, в трубчастих з’єднаннях жорсткість розподілена нерівномірно, що спричиняє виникнення надлишкових згинальних моментів. Такі властивості конструкції вимагають більш досконалого моделювання, ніж ті, в яких використовуються жорсткі або шарнірні з’єднання.

(2) Usually, the beam elements are rigidly connected to each other at the nodal points. Alternatively, pinned joints can also be specified. However, in many structures the joints are semi-rigid. In addition, in tubular joints the stiffness is unevenly distributed, which causes extra bending moments. Such structural features require more sophisticated modelling than the use of rigid or pinned joints.

D.1.1.2 Мембранні елементи

D.1.1.2 Membrane elements

(1) Мембранні елементи призначені для моделювання пластинчастих конструкцій, які працюють в площині. Вони не витримують оболонкові згинальні навантаження. Трикутні та прямокутні пластинчасті елементи підходять для сприймання полів номінальних мембранних напружень в великих жорстких пластинчастих конструкціях.

(1) Membrane elements are intended for modelling plated structures which are action in-plane. They cannot deal with shell bending stresses. Triangular and rectangular plate elements are suitable for solving nominal membrane stress fields in large stiffened plate structures.

D.1.1.3 Тонкостінні оболонкові елементи

D.1.1.3 Thin shell elements

(1) Програми кінцевих елементів містять різноманітні типи тонкостінних елементів. Сюди входять плоскі елементи, одинарні елементи кривизни та подвійні елементи кривизни. Деформаційні поля зазвичай формулюються у лінійній
(4-вузловий елемент) або параболічній
(8-вузловий елемент) постановці. У загальному випадку оболонкові елементи підходять для сприймання пружних конструкційних напружень у відповідності до теорії оболонок. Напруження середньої площини дорівнює мембранному напруженню, а напруження верхньої та нижньої площин – це накладені мембранне та згинальне напруження.

(1) Finite element programs contain various types of thin shell elements. These include flat elements, single curvature elements and double curvature elements. The deformation fields are usually formulated as linear (4-noded element) or parabolic (8-noded element). In general, thin shell elements are suitable for solving the elastic structural stresses according to the theory of shells. The mid-plane stress is equal to the membrane stress, and the top and bottom surface stresses are superimposed membrane and shell bending stresses.

(2) За допомогою тонкостінних елементів можна моделювати лише середні площини пластин. Дійсна товщина матеріалу задається як властивість лише для елементу. Також є тонкі стінки зі змінною товщиною, які доцільно використовувати для моделювання, наприклад, ливарних конструкцій. Найважливішим недоліком тонкостінних елементів є те, що з їх допомогою неможливо змоделювати реальну жорсткість і розподіл напружень всередині та поблизу зварної зони оболонок, що перетинаються.

(2) Thin shell elements can only model the mid-planes of the plates. The actual material thickness is given as a property only for the element. There are also thin shells with tapered thickness, which are useful for modelling cast structures, for example. The most important drawback with thin shell elements is that they cannot model the real stiffness and stress distribution inside, and in the vicinity of, the weld zone of intersecting shells.

D.1.1.4 Товстостінні оболонкові елементи

D.1.1.4 Thick shell elements

(1) Деякі варіанти кінцевих елементів також включають так звані товстостінні оболонкові елементи. Такі елементи дозволяють враховувати поперечні деформації розтягу оболонки у напрямку товщини. Товстостінні елементи працюють краще, ніж тонкостінні елементи, наприклад, у конструкційних деталях, в яких відстані між перетинами прилеглих оболонок невеликі, що призводить до значних напружень розтягу.

(1) Some finite element packages also include so-called thick shell elements. These allow transverse shear deformation of the shell in the thickness direction to be taking into account. Thick shell elements work better than thin shell elements in e.g. constructional details in which the distance between adjacent shell intersections is small, giving rise to significant shear stresses.

D.1.1.5 Плоский деформований стан

D.1.1.5 Plane strain elements

(1) Іноді доцільним є дослідження місцевих напружень навколо виїмок за допомогою локальної 2-D моделі. Поперечний переріз одиниці товщини може бути змодельований як двомірна конструкція за допомогою плоского деформованого стану.

(1) Sometimes it is useful to study the local stress fields around notches with a local 2-D model. A cross section of unit thickness can then be modelled as a two dimensional structure using plane strain elements.

D.1.2 Подальші вказівки щодо застосування скінченних елементів

D.1.2 Further guidance on use of finite elements

(1) Твердотілі елементи необхідні для моделювання конструкцій з трьохмірними полями деформацій та напруження. Зазвичай найбільше підходять криволінійні ізопараметричні 20-вузлові елементи. Іноді вони потребуються в зварних елементах для моделювання зони перетину пластин чи оболонок.

(1) Solid elements are needed for modelling structures with three dimensional stress and deformation fields. Curved isoparametric 20-noded elements are generally the most suitable. In welded components, they are sometimes required for modelling the intersection zone of the plates or shells.

(2) Не рекомендується використовувати твердотілі елементи з лінійною постановкою переміщення через їх недостатню сумісність з сіткою на якій ведеться пошук вирішення.

(2) Solid elements with linear displacement formulation are not recommended because of insufficient convergence with increasing mesh refinement.

(3) Твердотілі елементи з 10-ти вузловим квадратичним тетраедром дуже доцільно використовувати у випадку автоматичної побудови сітки, до того ж, такі елементи мають високі показники сумісності.

(3) 10-node quadratic tetrahedron solid elements are very efficient for automatic mesh generation and have a good convergence behaviour.

D.2 Коефіцієнти концентрації напруження

D.2 Stress concentration factors

(1) Величини коефіцієнтів концентрації напруження та коефіцієнтів впливу надрізу для загальновикористовуваних геометричних характеристик можуть бути отримані з паспортних даних
(див. посилання D.1 та D.2).

(1) Values of stress concentration factors and notch factors for commonly occurring geometries can be obtained from published data (see References D.1 and D.2).

(2) Типові величини для закруглених кутів на плоскій плиті надані на рисунку D.1.

(2) Typical values of for rounded corners in flat plate are given in Figure D.1.

a) Коефіцієнт концентрації напруження для неармованих прорізів, що базується на результуючому напруженні

1 – вільний край; 2 – змінне напруження

a) Fatigue stress concentration factor for unreinforced apertures based on net stress at

1 – free edge; 2 – stress fluctuation

б) Коефіцієнт концентрації напруження для вхідних кутів, що базується на результуючому напруженні

b) Fatigue stress concentration factor for re-entrant corners based on net stress at

Рисунок

D.1 –

Типові коефіцієнти концентрації напруження на закруглених кутах плоскої плити

_Figure

_D.1–

_{Typical stress concentration factors from rounded corners in flat plate}

D.3 Обмеження втоми під дією багаторазової місцевої втрати стійкості

D.3 Limitation of fatigue induced by repeated local buckling

(1) Гнучкість елементів плити повинна бути обмежена для запобігання багаторазових місцевих втрат стійкості, які можуть спричиняти втому в крайніх з’єднаннях або на з’єднаннях, суміжних з ними.

(2) Надлишковими багаторазовими місцевими втратами стійкості, можна знехтувати, якщо дотримується наступна умова:

(1) The slenderness of plate elements should be limited to avoid repeated local buckling that might result in fatigue at or adjacent to edge connections.

(2) Excessive repeated local buckling may be neglected if the following criterion is met:

(D.1)

де:

, – напруження для комбінацій навантажень, які часто зустрічаються;

– коефіцієнти лінійної пружної втрати стійкості при допущенні шарнірних кінців елементу плити;

– товщина та глибина стінки панелі.

where:

, are the stresses for the frequent load combination.

are the linear elastic buckling coefficients assuming hinged edges of the plate element.

are the thickness and the depth of the web panel.

Примітка. Термін «дихання стінки» може зустрічатися в літературі у тому ж значенні, як і «багаторазова місцева втрата стійкості».

NOTE: The term web breathing may be encountered in literature having the same meaning as repeated local buckling.