DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2026-12-01-45-54

УДК 620.193.1:621.165

Лагерев А.В.
Моделирование накопления эрозионных повреждений материалов в течение инкубационного периода каплеударного изнашивания с помощью цепи Маркова
Каплеударное воздействие со стороны двухфазных потоков рабочего тела и вызываемого им эрозионного изнашивания твердых поверхностей конструктивных элементов наблюдается в процессе эксплуатации различного ответственного оборудования — паровых и влажнопаровых турбин, энергетических установок космических и летательных аппаратов, трубопроводов влажного пара и др. Кинетика потери материала поверхностью эродирующих элементов характеризуется неравномерностью и наличием нескольких характерных периодов изнашивания. Практический интерес представляет собой прогнозирования начального периода эрозионного изнашивания – инкубационного периода, в течение которого происходит кумулятивное накопление эрозионно-усталостных повреждений микроструктуры материала поверхностного слоя конструктивных элементов без видимого уноса материала. Продолжительность инкубационного периода во многом определяет дальнейшую кинетику каплеударного изнашивания, в частности, интенсивности износа в течение периодов максимальной и установившейся скорости потери материала. В статье представлена методика моделирования процесса накопления эрозионных повреждений в материале поверхностного слоя конструктивных элементов в течение инкубационного периода. Методика позволяет учесть вероятностную природу исследуемого явления. С этой целью процесс накопления повреждений моделируется цепью А.А. Маркова. Методика также позволяет в вероятностном аспекте прогнозировать продолжительность инкубационного периода эрозионного изнашивания с учетом режима работы оборудования и количественных параметров каплеударного воздействия.
Ключевые слова: эрозия, каплеударное изнашивание, инкубационный период, моделирование.

Lagerev A.V.
Modeling the accumulation of erosion damage to materials during the incubation period of droplet impact wear using a Markov chain
The droplet impact effect from the two-phase flows of the working fluid and the erosive wear of the hard surfaces of structural elements caused by it is observed during the operation of various critical equipment — steam and wet-steam turbines, space and aircraft power plants, wet steam pipelines, etc. The kinetics of material loss from the surface of eroding elements is characterized by irregularity and the presence of several distinct wear stages. Of practical interest is predicting the initial stage of erosive wear, the incubation period, during which a cumulative buildup of fatigue damage occurs in the microstructure of the material in the surface layer of structural elements, without visible material removal. The duration of the incubation period largely determines the further kinetics of droplet impact wear, in particular, the intensity of wear during periods of maximum and steady-state material loss. The article presents a technique for modeling the accumulation of erosive damage in the material of the surface layer of structural elements during the incubation period. The method takes into account the probabilistic nature of the phenomenon being studied. To do this, the process of damage accumulation is modeled using the Markov chain. This technique also allows for predicting the duration of the erosion wear incubation period in a probabilistic manner, taking into account the operating mode of the equipment and quantitative parameters of drop impact.
Key words: erosion, droplet impact wear, incubation period, modeling.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.