В статье рассмотрены стадии процесса усталостного разрушения, которые отличаются характером необратимых изменений в материале. Проведен теоретический анализ исследований процессов, происходящих при усталостном развитии трещин, которые в первую очередь базируются на анализе напряженно-деформированного состояния в месте расположения трещины. Выявлены барьеры, препятствующие определению напряженно-деформированного состояния при помощи решения стандартных задач теории упругости. Определены методики, позволяющие оценить напряженно-деформированное состояние материала в докритический период развития усталостных трещин. Обоснована методика количественной оценки системы допустимых пороговых нагрузок, приложенных к детали, на основе использования характеристики сопротивления замедленному разрушению порогового локального растягивающего напряжения. Предложен способ определения напряженно-деформированного состояния у вершины усталостной трещины методом конечных элементов. Обосновано использование приемов математического моделирования напряженно-деформированного состояния стали и стальных деталей в местах формирования микротрещин. Рассмотрены результаты действия циклической нагрузки, при которых макроскопические дефекты могут развиваться путем распространения трещин до полного разрушения элемента. Предложен способ определения напряженно-деформированного состояния с помощью создания математической модели образца с надрезом, согласно которой исследуемый объект – идеализированная расчетная схема – система линейных алгебраических уравнений, и расчета напряжений методом конечных элементов.

The article deals with the stages of the fatigue failure process, which differ in the nature of irreversible changes in the material. The theoretical analysis of studies of the processes occurring in the fatigue development of cracks, which are primarily based on the analysis of the stress-strain state in the location of the crack. The barriers preventing determination of the stress-strain state by means of the solution of standard problems of the theory of elasticity are defined. The methods allowing to estimate the stress-strain state of the material in the subcritical period of fatigue cracks development are determined. The method of quantitative evaluation of the system of permissible threshold loads applied to the part based on the use of the characteristic of resistance to delayed destruction of the threshold local tensile stress is substantiated. A method for determining the stress-strain state at the top of the fatigue crack by the finite element method is proposed. The use of methods of mathematical modeling of stress-strain state of steel and steel parts in the field of formation of microcracks is justified. The results of cyclic loading action are considered, at which macroscopic defects can develop by crack propagation until complete destruction of the metal structure element. A method is proposed for determining the stress-strain state by creating a mathematical model of a sample with a notch, according to which, the object under study is an idealized calculation scheme – a system of linear algebraic equations, and stress calculation by the finite element method.