a) Система, конструкційна деталь
X-X та навантаження

a) System, constructional detail X-X and loading

b) Типовий цикл навантаження (повторюваний у розрахунку разів). = час.

b) Typical load cycle (repeated times in design). = time

c) Історія напружень деталі X-X

c) Stress history at detail X-X

d) Підрахунок циклів, резервуарний метод

d) Cycle counting, reservoir method

e) Спектр діапазонів напруження

e) Stress range spectrum

f) =цикли до руйнування при рівні діапазону напруження , розрахунковий термін служби конструкційної деталі X-X

f) = cycles to failure at stress range level , design line for constructional detail X-X

g) сукупність пошкоджень за правилом Пальмгрена-Майнера

g) Damage summation, Palmgren-Miner-rule

Рисунок

А.1 _–

Методика оцінки втоми

_Figure

_А.1–

_{Fatigue assessment procedure}

Крок 1: Визначити історію напружень для процесу навантаження. Визначити пік B

Step 1. Determine stress history for loading event. Identify peak B

Крок 2: Зсунути історію навантажень зліва направо від піку B

Step 2. Move stress history on left of peak B to right

Крок 3: Наповнити «резервуар» «водою». Найбільша глибина – це головний цикл.

Step 3. Fill "reservoir" with "water". Greatest depth is major cycle

Крок 4. Відвести воду з найбільшої глибини. Визначити нову максимальну глибину. Це буде другий найбільший цикл.

Step 4. Drain at greatest depth. Find new maximum depth. This is second largest cycle

Крок 5: Повторювати, поки «вода» не зникне. Сума усіх циклів – це спектр напружень для історії, наведеної вище

Step 5 Onwards. Repeat until all "water" drained. Sum of all cycles is stress spectrum for above history

Рисунок

А.2 _–

Резервуарний метод підрахунку циклів

_Figure

_А.2–

_{Reservoir cycle counting method}

1 – дійсні інтревали; 2 – спрощені інтервали; - діапазон напружень; – кумулятивна частота (при будь-якій кількості циклів) ; 3 – пік (консервативний) ; 4 – середньозважене значення (найбільш точне); 5 – середнє арифметичне (неконсервативне); 6 – зафіксований спектр; 7 – спрощений спектр для розрахунку.

1 – original bands; 2 – simplified band; stress range; cumulative frequency (any cycle number); 3 – peak (conservative); 4 –weighted mean (most accurate); 5 – arithmetic mean (unconservative) 6 – recorded spectrum; 7 – simplified spectrum for design

Рисунок

А.3 _–

Спрощений розрахунковий спектр діапазону

_Figure

_А.3–

_{Simplified stress range spectrum}

A.3 Проектування з урахуванням допустимих руйнувань

A.3 Damage tolerant design

A.3.1 Передумови для проектування з урахуванням допустимих руйнувань

A.3.1 Prerequisites for damage tolerant design

(1) Проектування з урахуванням допустимих руйнувань повинне використовуватися лише тоді, коли чітко визначена область застосування.

(1) Damage tolerant design should only be used where clear conditions for the application are defined.

Примітка. У Національному додатку можуть бути надані області застосування проектування з урахуванням допустимих руйнувань. Рекомендуються умови, вказані у a) - d).

a) Ділянки виникнення тріщин повинні знаходитися близько до поверхні, щоб легко було проводити їх обслуговування. Виключення можливе лише у випадках, коли забезпечені безпечні альтернативні шляхи завантаження, а конструкційні деталі спроектовані таким чином, що розростання тріщини можливо зупинити до того, як тріщина досягне першого шляху завантаження.

b) Методика, вказана у A.2.2, повинна застосовуватися для визначення періодичності технічних перевірок та максимально допустимого розміру тріщини до того, як виникне необхідність в корекції.

c) Повинні бути доступні практичні методи перевірок, за допомогою яких можливе виявлення тріщин та вимірювання їх розміру до того, як вони досягнуть критичного розміру.

d) Вказівки щодо технічного обслуговування повинні містити інформацію, вказану у 1.7.3, для кожного розташування тріщини.

NOTE: The National Annex may give conditions for the use of damage tolerant design. The conditions given in a) to d) are recommended.

a) The fatigue crack initiation sites should be on or close to a surface which should be readily accessible in service. The only exception should be where safe alternative load paths are provided and constructional details are designed to ensure that the cracks will be arrested without propagation beyond the first load path.

b) The procedure in A.2.2 should be applied to determine the inspection frequency and maximum permissible crack size before correction becomes necessary.

c) Practical inspection methods should be available which should be capable of detecting the cracks and measuring their extent well before they have reached their fracture critical size.

d) The maintenance manual should specify the information listed in 1.7.3 for each crack location.

A.3.2 Визначення стратегії перевірок для проектування з урахуванням допустимих руйнувань

A.3.2 Determination of inspection strategy for damage tolerant design

(1) На будь-якій ділянці потенційного виникнення тріщини, де термін безпечної експлуатації менший, ніж розрахунковий термін експлуатації , повинен бути розрахований інтервал перевірки _.

(2) У вказівках щодо технічного обслуговування повинно бути визначено, що перша перевірка кожної ділянки потенційного виникнення тріщини повинна проводитися до закінчення терміну безпечної експлуатації.

(3) У вказівках щодо технічного обслуговування повинно бути визначено, що послідовні перевірки повинні проводитися регулярно з визначеним інтервалом _, при умові, що:

(1) At each potential initiation site where the safe life is less than the design life , the inspection interval should be calculated.

(2) The maintenance manual should specify that the first inspection of each potential initiation site should take place before the safe life has elapsed.

(3) The maintenance manual should specify that subsequent inspections should take place at regular intervals where

(А.3)

де ­розрахунковий час, за який тріщина, що виникла на ділянці, що оцінюється, розростається з помітної довжини до критичної довжини (див. рис. A.4).

Where is the calculated time for a crack, having initiated at the site being assessed, to grow from a detectable surface length to a fracture critical length (see Figure A.4).

Примітка. Допустима мінімальна довжина тріщини поверхні повинна враховувати доступність, розташування, можливий стан поверхні та метод перевірки. Значення повинне бути не менше, ніж рекомендоване значення в таблиці A.1, окрім випадків, коли проводяться спеціальні випробування, щоб довести, що менші довжини можуть бути визначені з вірогідністю не менше 90%.

NOTE: The assumed minimum exposed length of surface crack should take into consideration the accessibility, location, likely surface condition and method of inspection. Unless specific testing is undertaken to demonstrate that shorter lengths can be detected with a probability exceeding 90%, the assumed value of should not be less than the recommended value in Table A.1 where the full crack length is accessible for inspection.

(4) Якщо будь-яка інша постійна конструкційна або неконструкційна деталь не дозволяє повний доступ до тріщини, прихована довжина тріщини повинна додаватися до відповідного значення в таблиці A.1, щоб отримати значення для розрахунку.

(4) Where any other permanent structural or non-structural part prevents full access to the crack, the obscured length of crack should be added to the appropriate value in Table A.1 to derive the value of for calculation purposes.

(5) Якщо використовується значна контрукційна товщина, і якщо ділянка виникнення тріщини знаходиться на недоступній поверхні (наприклад, на корені одностороннього зварного шва в трубчастому елементі), може бути доцільно планувати стратегію перевірок, основану на ультразвуковому випробуванні, для виявлення і вимірювання тріщин до того, як вони досягнуть доступної поверхні. Така стратегія не повинна прийматися без попередніх випробувань та оцінки.

о

(5) Where heavy constructional thickness is used and where the initiation site is on an inaccessible surface, (e.g. the root of a single sided butt weld in a tubular member), it may be appropriate to plan an inspection strategy based on the use of ultrasonic testing to detect and measure cracks before they reach the accessible surface. Such a strategy should not be undertaken without prior testing and evaluation.

a – критична довжина тріщини; b – допустима мінімальна помітна довжина; c – крива дійсного розростання; d – крива допустимого найшвидшого розростання, верхню межу див. у Додатку В; i – номер перевірки; – інтервал перевірки; – інтервал часу до того, як тріщина стає помітною;
­час, за який тріщина, розростається з помітної довжини до критичної довжини

a – fracture critical length; b – assumed minimum detectable length; c – actual growth curve; d – assumedfastest growth curve, see Annex B for upper boundary; i – inspection number; – inspection interval, – time interval to detectable crack length; – time interval for crack growth from detectable crack length to critical crack length

Рисунок

А.4 _–

Стратегія перевірки для проектування з урахуванням допустимих руйнувань

_Figure

_А.4–

_{Inspection strategy for damage tolerant design}

Таблиця

A.1 _–

Рекомендовані безпечні значення для помітних тріщин поверхні в мм

Table

A.1 _–

Recommended safe values of detectable surface crack length in mm

Метод перевірки

Method of Inspection

Розташування тріщини

Crack location

Рівна плоска поверхня

Plain smooth

surface

Шорстка поверхня, верхня частина зварного шва

Rough surface,

Weld cap

Гострий кут, кромка зварного шва

Sharp corner,

Weld toe

Візуальний, за допомогою збільшуючого пристрою

Visual, with magnifying aid

20

30

50

Випробування за допомогою проникаючих рідин

Liquid penetrant testing

5

10

15

Примітка. Вказані вище значення використовуються при допущенні близького контакту, достатнього освітлення та зняття захисного покриття.

NOTE: The above values assume close access, good lighting and removal of surface coatings.

(6) Значення повинне бути таким, щоб робочий переріз, враховуючи можливу форму профілю тріщини через товщину, міг витримати максимальні статичні розтягуючі зусилля під навантаженням, помноженим на коефіцієнт, розрахованим згідно EN 1999-1-1, без нестабільного розповсюдження тріщини.

(6) The value of should be such that the net section, taking into account the likely shape of the crack profile through the thickness, should be able to sustain the maximum static tensile forces under the factored load, calculated in accordance with EN 1999-1-1, without unstable crack propagation.

(7) повинен оцінюватися за допомогою розрахунку та/або випробування, допускаючи навантаження, помножене на коефіцієнт (див.2.4), наступним чином:

(7) should be estimated by means of calculation and/or by test, assuming factored load (see 2.4), as follows:

a) Метод розрахунку повинен базуватися на принципах механіки руйнувань (див. Додаток В). Слід використовувати співвідношення верхньої границі розростання тріщини, що визначається як середнє плюс два стандартних відхилення. Як альтернатива, певні дані щодо розростання тріщини можуть бути отримані зі стандартних тестових зразків при використанні такого ж матеріалу, як у шляху розростання тріщини. У такому випадку рівень розростання тріщини повинен бути помножений на коефіцієнт відповідно до випробовувального коефіцієнту втоми (див. таблицю C.1);

a) The calculation method should be based on fracture mechanics principles (see Annex B). An upper bound, defined as mean plus two standard deviations, crack growth relationship should be used. Alternatively specific crack growth data may be obtained from standard test specimens using the same material as in the crack propagation path. In which case the crack growth rate should be factored in accordance with the fatigue test factor (see Table C.1);

b) якщо розростання тріщини виникає через випробування окремих елементів конструкції або самої конструкції, під час якого симулюються відповідні матеріали, геометричні характеристики та метод виробництва, то відповідна модель прикладеного зусилля повинна бути застосована до випробуваних зразків (див. Додаток С).

b) where crack growth is obtained from structural or component tests simulating the correct materials, geometry and method of manufacture the relevant applied force pattern should be applied to the test specimen (see Annex C);

c) задокументований рівень розростання тріщини між довжинами тріщини та повинен бути помножений на випробувальний корефіцієнт втоми (див. таблицю C.1).

c) the crack growth rates recorded between the crack lengths and should be factored by the fatigue test factor (see Table C.1).

(8) Вказівки щодо технічного обслуговування повинні визначати такі заходи, щонеобхідні для виявлення втомної тріщини під час регулярної технічної перевірки:

(8) The maintenance manual should specify the actions to be taken in the event of discovery of a fatigue crack during a regular maintenance inspection, as follows:

a) якщо виміряна довжина тріщини менша, ніж , то не потрібно вживати ніяких заходів щодо усунення несправностей.

a) If the measured crack length is less than no remedial action need be taken;

b) якщо виміряна довжина тріщини дорівняє або перевищує , елемент необхідно оцінити на придатність до цільового використання, визначивши, впродовж якого часу конструкція здатна безпечно функціонувати без корекції або заміни. У випадку продовження функціонування необхідно розглянути можливість збільшення періодичночті перевірок на місці.

b) if the measured crack length is equal to or exceeds the component should be assessed on a fitness for-purpose basis with a view to determining how long the structure may safely be allowed to operate without rectification or replacement. In the event of continuation of operation consideration should be given to increasing the frequency of inspection at the location in question;

c) якщо виміряна довжина тріщини перевищує , конструкція повинна бути негайно виведена з експлуатації

c) if the measured crack length exceeds the structure should be immediately taken out of service.