Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Systems Methods Technologies. A.V. Stepanov et al. Method for calculating …2018 № 1 (37) p. 116-120 116 УДК 630.3 DOI: 10.18324/2077-5415-201 8 - 1 -116-120 Метод расчета вероятности усталостного разрушения покрытия лесовозной автомобильной дороги с позиций механики разрушения А.В. Степанов a , А.Н. Петров b , А.В. Питухин c Петрозаводский государственный университет, пр. Ленина 33, Петрозаводск, Республика Карелия a stepanov@petrsu.ru , b sssn20088@yandex.ru , c pitukhin@petrsu.ru a https://orcid.org/0000-0003-4495-6883, b https://orcid.org/0000-0002-5349-3916 , c https://orcid.org/0000-0002-2107-1129 Статья поступила 9.01.2018, принята 2.02.2018 Повышение качества дорожных покрытий лесовозных автомобильных дорог и снижение затрат на их содержание явля- ются актуальной проблемой. Интенсивное движение лесовозных автопоездов существенно уменьшает срок службы покры- тий. Одной из причин достижения предельного состояния дорожной одежды является усталостное разрушение. Это харак- терно прежде всего для цементобетонных и асфальтобетонных покрытий. Процесс усталостного разрушения материалов успешно описан методами линейной механики разрушения. Уравнение Пэриса, определяющее скорость роста усталостной трещины, является одним из самых распространенных. На основе уравнения Пэриса предложен метод оценки вероятности усталостного разрушения дорожного покрытия. Суммирование усталостных повреждений осуществлялось с использованием линейной и линейной корректированной гипотез. Для вероятностного описания процесса роста усталостной трещины ис- пользовался метод статистической линеаризации. Закон распределения срока службы предполагался логарифмически нор- мальным. Для апробации метода приведен пример расчета вероятности усталостного разрушения асфальтобетонного до- рожного покрытия при интенсивном воздействии тяжелонагруженных лесовозных автопоездов. Показана адекватность предложенных моделей. Установлено, что вариации нагрузок и свойств дорожного покрытия существенно влияют на веро- ятность усталостного разрушения. Намечены дальнейшие пути совершенствования предложенного метода. Ключевые слова: дорожное покрытие; усталостное разрушение; срок службы; вероятность разрушения. Method for calculating the probability of surface fatigue failure of forest roads from the standpoint of fracture mechanics A.V. Stepanov a , A.N. Petrov b , A.V. Pitukhin c Petrozavodsk State University; 33, Lenin Ave., Petrozavodsk, Republic of Karelia, Russia a stepanov@petrsu.ru , b sssn20088@yandex.ru , c pitukhin@petrsu.ru a https://orcid.org/0000-0003-4495-6883 b https://orcid.org/0000-0002-5349-3916 , c https://orcid.org/0000-0002-2107-1129 Received 9.01.2018, аccepted 2.02.2018 Improving the quality of road surfaces of logging roads and reducing the cost of their maintenance is an actual problem. The inten- sive traffic of timber trucks significantly reduces the service life of road surfaces. One of the reasons for reaching the limit state of a surface is fatigue destruction. This is typical for cement-concrete and asphalt-concrete coatings. The process of fatigue destruction of materials has been successfully described by the methods of linear fracture mechanics. The Paris equation, which determines the rate of growth of the fatigue crack, is one of the most common. Based on the Paris equation, a method for estimating the probability of fatigue failure of a road surface is proposed. The summation of fatigue damage was carried out using linear and linear corrected hypotheses. For a probabilistic description of the growth process of a fatigue crack, the method of statistical linearization was used. The law of the distribution of the service life was assumed to be logarithmically normal. The example of the calculation of failure probability of asphalt coating fatigue is given in order to test the method. The adequacy of the proposed models is shown. It is established that the variation of the loading and road surface properties significantly affects the probability of fatigue failure. The further ways of improving the pro- posed method are offered. Keywords: road surface; fatigue failure; service life; failure probability. Введение В современных условиях поставка сортиментов с верхнего склада на предприятие потребителя, как пра- вило, осуществляется тяжелонагруженными лесовоз- ными автомобилями и автопоездами. В ряде случаев это осуществляется по лесовозным автомобильным дорогам с жестким железобетонным покрытием, по- строенным ранее в ряде районов Ленинградской и Во- логодской областей, Республики Карелия. Зачастую вывозка древесины производится и по дорогам общего пользования с асфальтобетонным покрытием. Для вы- шеуказанных покрытий одним из основных видов раз- рушения является усталостное разрушение, возникаю- щее под действием циклических нагрузок.