<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">rmrs</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2223-7097</issn><publisher><publisher-name>Российский морской регистр судоходства</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">RLYVXW</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">rmrs-113</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРОЧНОСТЬ СУДОВ И ПЛАВУЧИХ СООРУЖЕНИЙ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>STRENGTH OF SHIPS AND FLOATING FACILITIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Многофакторная модель распространения трещины в конструкционных элементах и образцах для расчетов методом конечных элементов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Multiparametrical model of crack propagation in structural elements and specimens for FEM calculations</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Филин</surname><given-names>В. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Filin</surname><given-names>V. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д-р техн. наук</p><p>191015; ул. Шпалерная, 49; Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>DSc</p><p>191015; Shpalernaya ul., 49;  St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">ctod@crism.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мизецкий</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Mizetsky</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>191015; ул. Шпалерная, 49; Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>191015; Shpalernaya ul., 49; St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">npk3@crism.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бараков</surname><given-names>Д. Р.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Barakov</surname><given-names>D. R.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>191015;  ул. Шпалерная, 49; Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>191015; Shpalernaya ul., 49; St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">npk3@crism.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>NRC Kurchatov Institute — CRISM Prometey</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>04</day><month>04</month><year>2025</year></pub-date><volume>0</volume><issue>78</issue><fpage>65</fpage><lpage>73</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Филин В.Ю., Мизецкий А.В., Бараков Д.Р., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Филин В.Ю., Мизецкий А.В., Бараков Д.Р.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Filin V.Y., Mizetsky A.V., Barakov D.R.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/113">https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/113</self-uri><abstract><p>   Немаловажным аспектом защиты национальных интересов России в Арктике является использование судостроительных сталей, обеспечивающих отсутствие хрупких разрушений при низких температурах эксплуатации. Хладостойкость сталей проверяется с помощью специальных механических испытаний, требования к результатам которых должны иметь расчетное обоснование. В статье рассмотрено моделирование конструкционных элементов из листовой стали и образцов методом конечных элементов (МКЭ) и представлено описание предлагаемых условий конкурирующего вязкого и хрупкого разрушения. Локальные условия разрушения связывают событие хрупкого разрушения с достижением критического значения жесткости напряженного состояния, вязкого разрушения — с накопленной пластической деформацией отрыва и сдвига. Их совместное применение в расчетах позволяет моделировать вид излома и количественно оценивать соотношение различных параметров, например, в случае испытания падающим грузом — доли волокнистой составляющей и работы разрушения, а также оценивать трещиностойкость, необходимую для торможения трещины в типовом конструкционном элементе. Это позволяет перейти к обоснованию требований к результатам испытаний по определению температур вязко-хрупкого перехода.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>   An important aspect of Russian national interest protection in Arctic is the application of shipbuilding steels ensuring no cases of brittle fracture at low service temperatures. Cold resistance of steels is verified by special mechanical tests, their required results should have a calculated substantiation. This paper considers finite element method (FEM) simulation of structural members made of steel plate and specimens and gives a description of suggested conditions of concurring brittle and ductile fracture. Local fracture conditions connect a brittle fracture event with an attainment of a critical first principal stress to stress intensity ratio while a ductile one with an accumulated plastic tear and shear strain. Their simultaneous application allows the simulation of fracture appearance and quantitatively assessment of the interrelation of different parameters, e. g. in case of drop weight tear test, the shear portion and impact energy, as well as the fracture toughness needed to arrest a crack in a typical structural element. The above technique gives an opportunity of the required ductile-to-brittle transition temperatures substantiation.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>судостроительные стали</kwd><kwd>хладостойкость</kwd><kwd>испытания падающим грузом</kwd><kwd>механика разрушения</kwd><kwd>моделирование методом конечных элементов</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>shipbuilding steels</kwd><kwd>cold resistance</kwd><kwd>drop weight tear test</kwd><kwd>fracture mechanics</kwd><kwd>simulation by finite element method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Башаев В.К. Разработка технологии производства листового проката толщиной до 50 мм из высокопрочных сталей с индексом «Arc» / В.К. Башаев, Е.И. Хлусова, С.А. Голосиенко // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2013. — № 36. — С. 100 — 111.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bashaev V.K., Khlusova E.I., Golosienko S.A. Development of manufacturing procedures for rolled plates of thickness up to 50 mm made of high strength steels with index "Arc". Transactions of Russian Maritime Register of Shipping. 2013. No. 36. P. 100 — 111. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Башаев В.К. Хладостойкость высокопрочной легированной стали с пределом текучести 500 МПа / В.К. Башаев, Г.Д. Мотовилина, В.В. Рябов, О.В. Сыч и др. // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2014. — № 37. — С. 29 — 38.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bashaev V.K., Motovilina G.D., Ryabov V.V., Sych O.V. et al. Cold resistance of high strength alloy steel with a yield stress of 500 MPa. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2014. No. 37. P. 29 — 38. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Аносов А.П. Устройство для активной противоледовой защиты морских нефтегазовых сооружений / А.П. Аносов, Н.И. Восковщук // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2021. — № 64/65. — С. 58 — 67.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anosov A.P., Voskovschuk N.I. Active ice protection of offshore oil and gas facilities. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2021. No. 64/65. P. 58 — 67. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тряскин В.Н. Оценка возможности применения действующих Правил РС к конструкциям ледовых усилений стоечных судов / В.Н. Тряскин, В.В. Платонов, И.А. Свистунов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2021. — № 62/63. — С. 89 — 99.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tryaskin V.N., Platonov V.V., Svistunov I.A. Assessment of the possibility to apply current requirements of RS Rules to berth-connected ships ice reinforcement. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2021. No. 62/63. P. 89 — 99. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филин В.Ю. Обоснование требований МАКО и Регистра к выбору материалов корпусных конструкций, эксплуатируемых при низких климатических температурах. Часть 2. Сопротивление распространению трещины / В.Ю. Филин, А.В. Ильин, А.В. Ларионов, Е.Д. Назарова // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 74. — С. 56 — 69.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filin V.Yu., Ilyin A.V., Larionov A.V., Nazarova E.D. Substantiation of IACS and RS requirements for the selection of hull materials for structures operated at low climatic temperatures. Part 2: Resistance to crack propagation. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2024. No. 74. P. 56 — 69. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филин В.Ю. Экспериментальные исследования и расчеты распространения трещины при температуре нулевой пластичности судостроительной стали / В.Ю. Филин, А.В. Мизецкий, Д.Р. Бараков, М.М. Пегливанова // Вопросы материаловедения. — 2024. — №. 2(118). — С. 144 — 153.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filin V.Yu., Mizetsky A.V., Barakov D.R., Peglivanova M.M. Experimental studies and calculation of crack propagation at the nil ductility temperature of shipbuilding steel. Voprosy materialovedenija [Problems of materials science]. 2014. No. 2(118). P. 144 — 153. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Filin V.Yu. Quality control of steels for large-sized welded structures of the Arctic shelf: Application of Russian and foreign requirements / V.Yu. Filin // Inorganic Materials: Applied Research. — 2019. — Vol. 10. No. 6. — P. 1492 — 1503. — DOI: 10.1134/S207511331906008X.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filin V.Yu. Quality control of steels for large-sized welded structures of the Arctic shelf: Application of Russian and foreign requirements. Inorganic Materials: Applied Research. 2019. Vol. 10. No. 6. P. 1492 — 1503. DOI: 10.1134/S207511331906008X.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Barakov D.R. Actual problems of strength and reliability of steel arctic structures. Assessment procedures of crack start and arrest condition / D.R. Barakov, V.Yu. Filin // Proceedings of the XIII International Conference "Navy and Shipbuilding Nowadays" (NSN’24). — IKP "NP-PRINT", 2024. — P. 239 — 246.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Barakov D.R., Filin V.Yu. Actual problems of strength and reliability of steel arctic structures. Assessment procedures of crack start and arrest condition. Proceedings of the XIII International Conference "Navy and Shipbuilding Nowadays" (NSN’24). IKP "NP-PRINT", 2024. P. 239 — 246.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Правила классификации и постройки морских судов. Часть XIII. «Материалы» / Российский морской регистр судоходства. — СПб., 2023. — 390 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part XIII "Materials" / Russian Maritime Register of Shipping. St. Petersburg, 2024. 390 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филин В.Ю. Количественные оценки сопротивления распространению разрушения судостроительных и трубных сталей / В.Ю. Филин, А.В. Ильин, А.В. Ларионов, А.В. Мизецкий и др. // Безопасность и мониторинг природных и техногенных систем : м-лы и докл. VIII Всеросс. конф. (Красноярск, 16 — 20 сентября 2023 г.). — Новосибирск: ФИЦ ИВТ, 2023. — С. 83 — 88. — DOI: 10.25743/SSTS.2023.78.16.019.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filin V.Yu., Ilyin A.V., Larionov A.V., Mizetsky, A.V. et al. Kolichestvennye otsenki soprotivleniya rasprostraneniyu razrusheniya sudostroitel'nykh i trubnykh stalei [Quantitative estimates of fracture propagation resistance of hull and pipe steels]. Bezopasnost’ i monitoring prirodnykh i technogennykh system : materialy i dorkady. VIII Vserossiiskaya konferentsiya [Safety and monitoring of natural and man-made systems : materials and reports. VIII All-Russian conference] (Krasnoyarsk, 16 — 20 September 2023). Novosibirsk: FIC IVT, 2023. P. 83 — 88. DOI: 10.25743/SSTS.2023.78.16.019.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ильин А.В. Моделирование МКЭ распространения и торможения хрупкого разрушения в пластинах с исходной трещиной / А.В. Ильин, Д.М. Артемьев, В.Ю. Филин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2018. — Т. 84. — № 1(I). — С. 56 — 65.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ilyin A.V. Artemiev D.M., Filin V.Yu. Modelirovanie MKE rasprostraneniya i tormozheniya khrupkogo razrusheniya v plastinakh s ishkodnoi treschinoi [Simulation of the propagation and arrest of the brittle fracture in steel plates with initial crack using finite element method]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Plant laboratory. Diagnostics of materials]. 2018. Vol. 84. No.1(I). P. 56 — 65.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ларионов А.В. Оценка связи сопротивления металла вязкому разрушению с поглощенной энергией при испытаниях падающим грузом / А.В. Ларионов, В.Ю. Филин, А.В. Ильин // Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов : м-лы XIV Всеросс. конф. по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат» (Москва, 25 марта 2022 г.). — М.: НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМ, 2022. — С. 506 — 520.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Larionov A.V., Filin V.Yu, Ilyin A.V. Ocenka svyazi soprotivlenija materiala vjazkomu razrusheniju s pogloschennoj energiej pri ispytanijakh padayuschim gruzom [On the correlation of shear fracture resistance of metal with the absorbed energy at drop weight tear test]. Fiziko-mechanicheskie ispytaniya, prochnost’, nadezhnost’ sovremennykh konstrukcionnykh i funkcional’nykh materialov : maretialy XIV Vserossiiskoi konferentsii po ispytaniyam i issledovaniyam svoistv materialov "TestMat" [Physical-mechanical tests, strength, reliability of modern structural and functional materials : Proceedeings of XIV All-Russian conference on testing and investigation of material properties. Moscow, 25 march 2022]. NRC Kurchatov institute — VIAM Publ., 2022. P. 506 — 520.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cockcroft M.G. Ductility and the workability of metals / M.G. Cockcroft, D.J. Latham // Journal of the Institute of Metals. — 1968. — Vol. 96. — Р. 33 — 39.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cockcroft M.G., Latham D.J. Ductility and the workability of metals. Journal of the Institute of Metals. 1968. Vol. 96. P. 33 — 39.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Oh S.I. Ductile fracture in axisymmetric extrusion and drawing. Part 2: Workability in extrusion and drawing / S.I. Oh, C.C. Chen, S. Kobayashi // Journal of Engineering for Industry. — 1979. — Vol. 101. — P. 36 — 44.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Oh S.I., Chen C.C., Kobayashi S. Ductile fracture in axisymmetric extrusion and drawing. Part 2: Workability in extrusion and drawing. Journal of Engineering for Industry. 1979. Vol. 101. P. 36 — 44.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Власов А.В. О применении критерия Кокрофта-Лэтэма для прогнозирования разрушения при холодной объемной штамповке // Известия ТулГУ. Технические науки. — 2017. — Вып. 11. Ч. 1. — С. 46 — 58.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vlasov A.V. O primenenii kriteria Kokrofta-Latama dlya prognozirovaniya razrusheniya pri ob’emnoi shtampovke [On the application of Cockroft-Latham criterion for fracture prediction in 3D stamping]. Izvestia TulGU. Technicheskie nauki [News of Tula State University. Technical sciences]. 2017. Vol. 11, part 1. P. 46 — 58.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Stebunov S. Prediction of fracture in cold forming with modified Cockroft-Latham criterion / S. Stebunov, A. Vlasov, N. Biba / Procedia Manufacturing. — 2018. — Vol. 15. — Р. 519 — 526.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Stebunov S., Vlasov A., Biba N. Prediction of fracture in cold forming with modified Cockroft-Latham criterion. Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 519 — 526.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
