III Всероссийская конференция
"Деформирование и разрушение структурно-
неоднородных сред и конструкций",
посвященная 100-летию со дня рождения
академика Ю.Н. Работнова

Овчинников И.И.   Седдак А.  

Применение теории накопления повреждений Ю.Н. Работнова к моделированию коррозионного растрескивания предварительно напряженной арматуры

Докладчик: Овчинников И.И.

Несущая способность и долговечность армированных предварительно напряженных элементов конструкций напрямую зависит от степени коррозионного поражения предварительно напряженной арматуры. В отличие от коррозионного поражения обычной арматуры,  разрушение преднапряженной арматуры происходит не вследствие уменьшения площади поперечного сечения, а от трещинообразования и последующего хрупкого разрушения.Анализ экспериментальных данных по коррозионному растрескиванию показывает, что феноменологически процесс коррозионного растрескивания эквивалентен статической усталости, для описания которой применяется та или иная теория длительной прочности, использующая уравнений накопления повреждений.
Для описания кинетики коррозионного растрескивания  используется уравнение накопления повреждений, предложенное Ю.Н. Работновым в виде:
     dП/dt=a(σ/(1-П))^b, П(0) = 0.                                     (1)
где a(T,C) и b(Т,С) – коэффициенты, являющиеся функциями температуры и концентрации агрессивной среды.
Интегрируя уравнение при σ, Т, С = const, получим: dП/dt=1-(1-(b+1)σ^bt))^1/(b+1)     (2)
Откуда из условия разрушения П(t_р) = 1, имеем:  t_р=Aσ^-b, где  A=1/(a(b+1)).                       
Уравнение кривой длительной прочности представляет собой функцию, которая широко использовалась для описания кривых коррозионного растрескивания сталей, а значит уравнение накопления повреждений (1) может использоваться для описания кинетики коррозионного растрескивания арматуры, рассматриваемого как накопление повреждений. При этом и температураТ, и концентрация агрессивной среды С, и напряжение σ могут изменяться с течением времени по необходимому закону. В таком случае для определения уровня поврежденности (степени коррозионного растрескивания) в произвольный момент времени необходимо будет решать уравнение (1) численно.
В работе проведена идентификация уравнения (1) по экспериментальным данным и получены зависимости коэффициентов a(T,C) и b(Т,С) от температуры и концентрации агрессивной среды.
С использованием модели коррозионного растрескивания (1) построена модель деформирования и разрушения арматурного стержня, рассматриваемого в общем случае как объемный цилиндрический стержень, находящийся под действием механических нагрузок в условиях коррозионного растрескивания, вызванного наводороживанием,  приводящим также к изменению механических свойств материала