Purpose. The problem of determining the residual life of frame bogie elements of locomotives is a great importance for predicting their work safely and avoidance potential failures on the track. This especially concern cases when such elements have creep-fatigue cracks which grow under action of cyclic loading with excerpts T1 in the cycle and reach their critical size. Here the question of the propagation of such defects (cracks) arises, their kinetics and about the period of subcritical cracks growth. The aim is to develop a calculation model for determination the period of subcritical creep-fatigue cracks growth in the bogies frames of electric locomotive. The model takes into account the basic parameters of load, geometry of the construction element and cracks. Methodology. The calculation model for determination the period of subcritical creep-fatigue cracks growth in structural elements of frame under conditions of variable load time has been formulated. It is based on the first law of thermodynamics concerning to mechanics of solids slow fracture at low temperature creep and variable loadings. It is assumed that the period of unsteady creep dominates here (the first section of the creep curve). Low-temperature creep is creep of materials at temperatures T0 < 0,5Tmp, where Tmp − the melting point of the material. Findings. The analytical formula for the determination of the stress intensity factor of truck bolster with technological hole has been obtained. It is shown that by experimentally established constants of the material using the proposed analytical relations can easily determine residual resource of the bogie frame elements. Originality. The new mathematical model for describing the kinetics of creep-fatigue cracks growth in the frames bogies of electric locomotive under variable in time loadings with various time excerpts and on this base the period determination of subcritical crack growth has been proposed. Practical value. Formulated model can serve as a basis for engineering calculation methods to determine the residual life of structural elements with cracks, working on joint action of cyclic loading and unsteady creep.

Цель. Проблема определения остаточного ресурса элементов рамы тележки электровозов имеет большое значение для прогнозирования их безопасной работы и избежания возможных аварий на пути следования. Особенно это касается случаев, когда в таких элементах имеются усталостно-ползучие трещины, которые при действии циклической нагрузки с выдержкой Т1 в цикле растут и достигают своего критического размера. Здесь возникает задача изучения развития таких дефектов (трещин), то есть получения данных об их кинетике, что определяет период их докритического роста. Целью работы является разработка расчетной модели определения периода докритического роста ползуче-усталостных трещин в рамах тележек электровозов, которая учитывала бы основные параметры нагрузки, геометрию элемента конструкции и трещины. Методика. Сформулирована расчетная модель для определения периода докритического роста ползуче-усталостных трещин в элементах конструкции рамы в условиях действия переменного во времени нагружения. Она базируется на первом законе термодинамики относительно механики замедленного разрушения тел при переменной нагрузке и низкотемпературной ползучести, когда доминирующая роль при этом отводится периоду неустановившейся ползучести (Первый участок кривой ползучести). Низкотемпературная ползучесть − это ползучесть материалов при температурах Т0 < 0,5Tmp, где Tmp − температура плавления материала. Результаты. Получена аналитическая формула для определения коэффициента интенсивности напряжений шкворневой балки с технологическим отверстием. Показано, что по экспериментально определенным константам материала с использованием предложенных аналитических зависимостей можно легко определять остаточный ресурс элементов рамы тележки. Научная новизна. Предложена новая математическая модель для описания кинетики распространения ползуче-усталостных трещин в рамах тележек электровоза при переменных во времени нагрузках с различными их часовыми выдержками и определение на этом основании периода их докритического роста. Практическая значимость. Предложенная в работе модель может служить основой инженерных методов расчета остаточного ресурса элементов конструкций с трещинами, работающих при совместном действии циклической нагрузки и неустановившейся ползучести.

Мета. Проблема визначення залишкового ресурсу елементів рами візка електровозів має велике значення для прогнозування їх безпечної роботи та уникнення можливих аварій на колії. Особливо це стосується випадків, коли в таких елементах наявні повзучо-втомні тріщини, які за дії циклічного навантаження з витримкою T1 в циклі ростуть і досягають свого критичного розміру. Тут постає питання про розвиток таких дефектів (тріщин), їх кінетику і, взагалі, про період їх докритичного росту. Метою роботи є розроблення розрахункової моделі визначення періоду докритичного росту повзучо-втомних тріщин у рамах візків електровозів, яка враховувала б основні параметри навантаження, геометрію елемента конструкції та тріщини. Методика. Сформульовано розрахункову модель для визначення періоду докритичного росту повзучо-втомних тріщин в елементах конструкцій рами в умовах дії змінного в часі навантаження. Вона базується на першому законі термодинаміки стосовно механіки заповільненого руйнування тіл під час змінного навантаження та низькотемпературної повзучості, коли домінуюча роль при цьому відводиться періоду неусталеної повзучості (перша ділянка кривої повзучості). Низькотемпературна повзучість – це повзучість матеріалів за температур Т0 < 0,5Tmp, де Tmp – температура плавлення матеріалу. Результати. Отримано аналітичну формулу для визначення коефіцієнта інтенсивності напружень шкворневої балки з технологічним отвором. Показано, що за визначеними експериментально константами матеріалу з використанням запропонованих аналітичних залежностей можна легко визначати залишковий ресурс елементів рами візка. Наукова новизна. Запропоновано нову математичну модель для опису кінетики поширення повзучо-втомних тріщин у рамах візків електровоза за змінних у часі навантажень із різними їх часовими витримками та визначення на цій основі періоду докритичного росту тріщин. Практична значимість. Сформульована модель може слугувати основою інженерних методів розрахунку з визначення залишкового ресурсу елементів конструкцій із тріщинами, що працюють за сумісної дії циклічного навантаження та неусталеної повзучості.