Содержание к диссертации
Введение
1 Особенности эксплуатации и аварийность тонкостенных цилиндрических сосудов, работающих под давлением 10
1.1 Особенности конструктивно-технологического исполнения, условий эксплуатации и аварийности сосудов 10
1.2 Анализ дефектности сосудов 23
1.3 Методы анализа напряженно-деформированных и предельных состояний тонкостенных сосудов 34
1 4 Особенности анализа предельных состояний сосудов при наличии трещиноподобных дефектов 40
1.5 Постановка задач исследования 48
2 Анализ особенностей напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобных дефектов 52
2.1 Формулировка расчетной модели, характеристик нагружения и базовых соотношений для компонент напряженно-деформированного состояния 52
2.2 Особенности решения задачи при упруго-пластическом деформировании 64
2.3 Методика расчета, значений коэффициентов интенсивности напряжений К| и J-интеграла при упругом и упруго-пластическом деформировании 72
2.4 Оценка достоверности расчета 79
3. Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах при упругом и упруго-пластическом деформировании 85
3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния сосуда с трещиноподобным дефектом в упругом случае деформирования 85
3.2 Особенности напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта при упруго-пластическом деформировании 97
3.3 Определение критических и допустимых размеров дефектов 100
3.4 Оценка предельных состояний и параметров безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов с дефектами 105
Основные результаты и выводы 117
Список использованных источников 118
Приложения 130
- Методы анализа напряженно-деформированных и предельных состояний тонкостенных сосудов
- Особенности анализа предельных состояний сосудов при наличии трещиноподобных дефектов
- Особенности решения задачи при упруго-пластическом деформировании
- Особенности напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта при упруго-пластическом деформировании
Введение к работе
Актуальность работы. Тонкостенные сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей являются одним из наиболее распространенных видов оборудования промышленных объектов. Они находят применение в химической и нефтехимической промышленности, используются в аммиачных холодильных установках и установках разделения воздуха, в качестве воздушных ресиверов и пр. В связи с экономическим кризисом в промышленности длительное время не происходит обновление основных фондов. В связи с чем, большинство эксплуатирующихся сосудов выработали нормативные сроки эксплуатации или близки к этим срокам. Продление срока службы сосудов проводится на основе данных экспертизы промышленной безопасности с использованием методов технического диагностирования и неразрушающего контроля. . Неотъемлемым элементом экспертизы промышленной безопасности являются поверочные расчеты прочности и долговечности .с учетом комплекса полученной при диагностировании информации о фактическом состоянии сосудов.
Традиционные расчеты прочности тонкостенных сосудов ведутся в предположении отсутствия трещин и трещиноподобных дефектов. В тоже время данные технического диагностирования сосудов с применением методов неразрушающего контроля свидетельствуют о высоких вероятностях наличия таких дефектов. Они могут возникнуть как на стадии изготовления сосудов, так и в процессе их эксплуатации в зонах повышенных напряжений и деформаций, под действием циклических нагрузок, воздействий агрессивных сред и других факторов, не учитываемых проектными расчетами. При обнаружении дефектов возникает необходимость провести расчет на прочность с учетом трещин и трещиноподобных дефектов с целью получения ответов на вопросы о критических (разрушающих) размерах трещин при заданных рабочих нагрузках, допустимых размерах дефектов и фактических коэффициентах запаса прочности и долговечности. Применительно к толстостенным сосудам такие задачи решаются на основе методов линейной механики разрушения с использованием различных критериев разрушения. Применимость этих методов определяется малыми относительными размерами зон пластических деформаций в вершинах трещин. Выбор того или иного критерия в данном случае не играет существенной роли, поскольку в силу локальности анализируемой области все линейные критерии дают совпадающий конечный результат. Положение существенно изменяется в случае протяженных пластических зон. Здесь выбор критериальных соотношений для оценки опасности трещиноподобных дефектов и трещин приобретает решающее значение.
Как показывает анализ литературных источников вопросы обоснования критериев разрушения и оценки предельных состояний проработаны в основном применительно к тонкостенным сосудам из высокопрочных сталей и сплавов. Для широко распространенных тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей четких однозначных рекомендаций до сих пор нет. В связи с чем, оценки опасности дефектов проводятся либо без достаточных обоснований критериев и моделей предельного состояния сосудов, либо не проводятся вовсе, полагаясь на заложенные в проектах коэффициенты запаса.
Наиболее предпочтительной характеристикой нелинейного напряженно-деформированного состояния в области дефектов и трещин является J-интеграл и его критериальные характеристики Jc, JIc. Пластическое деформирование металла в окрестности дефекта или трещины приводит к необходимости перехода к критериям, рассматривающим разрушение как процесс, отражающийся в развитии трещины. В связи с чем "точечные" критерии Jc, J[c разрушения в последнее время дополняются и замещаются процессуальными (концепции R-кривой и jR-кривой). Для широкого использования этих критериев в расчетах прочности и трещиностойкости тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей необходимы исследования особенностей нелинейного напряженно-деформированного состояния в области возможных поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов, установление зависимостей нелинейных характеристик от размеров дефектов и параметров нагружения и методики оценки опасности этих дефектов.
Основанием для выполнения работы послужили:
• Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий»;
• Программа отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН 3.16 «Динамика и устойчивость многокомпонентных машиностроительных систем с учетом техногенной безопасности» проект 3.16.6 «Оценка риска и моделирование механики катастроф многокомпонентных машиностроительных систем»;
• Программа СО РАН №8 «Проблемы деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред и конструкций». Подпрограмма 8.3 «Физика и механика деформирования и разрушения сплошных и структурированных твердых тел, в том числе при низких и высоких температурах» проект №8.3.6 «Теория и методы моделирования разрушений, аварийных ситуаций и риск-анализа конструкций».
Исследования по указанным программам выполнялись при непосредственном участии автора в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН.
Цель работы заключается в необходимости разработки методики оценки условий безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей с трещиноподобными дефектами по критериям механики разрушения. Задачи исследования:
1 Анализ конструктивно-технологических особенностей, дефектности, условий нагружения тонкостенных сосудов и возможностей существующих методов расчета прочности сосудов с учетом наличия трещиноподобных дефектов.
2 Разработка численной модели и исследование особенностей напряженно-деформированного состояния сосудов в области поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов.
3 Определение зависимостей характеристик локального напряженно-деформированного состояния (коэффициента интенсивности напряжений и J-интеграла) от размеров дефектов и уровня нагрузки.
4 Исследование опасности поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов и разработка методики расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов.
Объектами исследования являются тонкостенные цилиндрические сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей, работающие под внутренним давлением в диапазонах давлений 0,5-5,0 МПа и температур от минус 40 до плюс 75 °С.
Методы исследований. Для исследования напряженно деформированного состояния использовались методы теории упругости, теории пластичности и механики разрушения. Численное моделирование проводилось с использованием метода конечных элементов, методов Ньюмарка и Ньютона. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики. Экспериментальные исследования основывались на методах неразрушающего контроля сосудов, находящихся в эксплуатации.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту
1 Разработана методика расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов (размеров дефектов и допустимых давлений), при упругих и упругопластических локальных деформациях в области дефектов. 2 Установлены зависимости между характеристиками напряженно-деформированного состояния (коэффициентами интенсивности напряжений и значениями J-интеграла) и размерами поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла в опасной локальной зоне.
3 Построены зависимости J-интеграла от уровня нагрузки - «J-кривые», для поверхностных и внутренних дефектов в тонкостенных сосудах, в безразмерной форме, что позволяет определить параметры безопасной эксплуатации сосудов.
4 Определены зависимости критических размеров поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов от механических характеристик малоуглеродистых и низколегированных сталей и внутреннего давления в сосуде при эксплуатационных температурах от минус 40 °С до плюс 75 °С.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики оценки критических размеров трещиноподобных дефектов и рекомендаций по определению предельных давлений в тонкостенных сосудах при наличии таких дефектов.
Внедрение результатов исследований осуществлено на Научно-производственном предприятии «СибЭРА» при оценках предельных состояний тонкостенных сосудов давления, а также в учебном процессе при чтении лекций для студентов специальности «Динамика и прочность машин» Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», что подтверждается актами внедрения.
Достоверность полученных результатов обеспечивается методологией исследований, основанной на современных достижениях теории и методов численного анализа напряженно-деформированного состояния, механики разрушения, методов и средств технического диагностирования, а также сопоставлением полученных результатов расчетов с данными других авторов. Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, сборе и обработке статистических данных, формулировке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.т.н. Лепихину A.M., зав. отделом машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН, д.т.н., профессору Москвичеву В.В., и сотрудникам отдела за полезные замечания и советы по работе.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на: научных мероприятиях "Природно-техногенная безопасность Сибири" (Красноярск, 2001); I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002); международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Алматы, Казахстан, 2002); международной конференции "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании" (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003); Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, 2003, 2005 гг.); семинаре отдела машиноведения ИВМ СО РАН «Проблемы конструкционной и технологической прочности (2003, 2005, 2006 гг.).
Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и нашло отражение в отчетах по указанным программам НИР.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3 разделов, списка использованных источников и трех приложений. Основное содержание и выводы изложены на 117 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 74 рисунка и 21 таблицу. Список использованных источников включает 121 наименование.
Методы анализа напряженно-деформированных и предельных состояний тонкостенных сосудов
В основе проектирования и расчета прочности сосудов лежат оценки общего НДС, которые к настоящему времени достаточно детально разработаны и обобщены в ряде работ /5, 25/ и документов /1, 4, 26/. Классические труды по расчетному обоснованию прочности сосудов давления представлены в /5, 106-108, 112-113, 115 и др./. Экспериментальные исследования приведены в /110-111, ИЗ и др./. Так, согласно II, 42, 106/, главным фактором, определяющим напряженное состояние корпусов сосудов, является давление рабочей среды Р. Для оценки НДС элементов сосудов чаще всего используют расчетные методы, в основе которых лежит теория тонких оболочек. В соответствии с этой теорией предполагается, что распределение напряжений по толщине стенки в любом элементе оболочки починяется линейному закону и может быть представлено как результат действия на него продольных и поперечных усилий Nx, Ny, и Qx, Qy, а также изгибающих моментов Мх, Му (рисунок 1.25). При этом предполагается, что продольные усилия Nx и Ny создают равномерно распределенные по толщине стенки оболочки нормальные напряжения ах и ау, а поперечные усилия Qx и Qy - равномерно распределенные по толщине стенки касательные напряжения xxz и ху1. Изгибающие моменты Мх и Му создают знакопеременные по толщине нормальные напряжения, эпюры которых зеркально симметричны относительно срединной поверхности оболочки (рисунки 1.25 и 1.26). Компоненты напряжений определяются по формулам: При расчете тонкостенных конструкций является важным, что в рамках теории тонких оболочек напряженное состояние в них представляется плосконапряженным, т.е. напряжения ог, действующие в направлении толщины стенки, принимаются равными нулю. В действительности эти напряжения не равны нулю, но имеют небольшие значения по сравнению с другими осями и сопоставимы с погрешностью расчета. Методы расчета напряжений в элементах сосудов в настоящее время обобщены в нормативных документах /1,4, II. Так, в соответствии с /1/, на основании формул (1.1) и (1.2) получены следующие зависимости для определения напряжений: где офио2- окружные и осевые напряжения, МПа; ог- радиальные напряжения, МПа; Ji - температурные напряжения, МПа; аэкв - эквивалентные напряжения (по Мизесу), МПа; Е - модуль упругости материала, МПа; а - коэффициент термического влияния, 1/С; Твн и Тнар - внутренняя и наружная температура стенки.
Следует отметить, что для оценки номинальных НДС сосудов практически не применяются численные методы анализа. Это обусловлено относительно простой геометрией конструкции сосудов, позволяющей получить достаточно точные оценки НДС в рамках моделей и соотношений теории упругости. Исключением являются случаи, когда проводятся исследования взаимодействия номинальных и местных (локальных) напряжений в зонах патрубков, штуцеров и других особенностей геометрии сосудов. Анализ предельных состояний сосудов проводится в рамках общих подходов, используемых для этой цели. В общем случае рассматриваются и анализируются следующие группы предельных состояний (ПС) /25/: I группа (полная потеря пригодности к эксплуатации): общая потеря устойчивости, потеря устойчивости положения, разрушения любого характера, переход конструкции в изменяемую систему, возникновение недопустимых деформаций ползучести; II группа (затруднение нормальной эксплуатации): большие деформации; недопустимые уровни колебаний; недопустимые изменения положения; недопустимые образования или раскрытия трещин и т.д. Предельные состояния могут быть отнесены к конструкции в целом и к их отдельным элементам. Формальное описание ПС основано на выделении базисных переменных, определяющих поведение конструкции под нагрузкой. Применительно к сосудам такими переменными являются внутреннее давление (Р), механические свойства конструкционных материалов (ав, ат), геометрические параметры (D, S), температура (Т), характеристика цикличности нагружения (N). С учетом этого, в общем случае уравнение ПС сосуда можно записать в следующей форме: С позиций механики катастроф для тонкостенных сосудов можно выделить следующие виды предельных состояний: а) разрушение (хрупкое, квазихрупкое и вязкое); где тс - критические напряжения при которых наступает разрушение. б) появление макротрещин; где Nf-предел выносливости; о а - амплитудные напряжения. в) потеря устойчивости. где f- перемещения элементов сосудов. Наиболее опасным является предельное состояние в виде хрупкого, квазихрупкого и вязкого разрушения, основным источником которых являются трещиноподобные дефекты
Особенности анализа предельных состояний сосудов при наличии трещиноподобных дефектов
Коэффициент Kj полностью контролирует напряженно-деформированное состояние в малой окрестности в вершине трещины. Поскольку при распространении трещины процесс разрушения сосредоточен в этой окрестности, то Kj должен контролировать и условия распространения трещины. Причем трещина начинает распространяться тогда, когда коэффициент концентрации напряжений достигает критической величины Кс (теория Ирвина). С учетом этого, уравнение ПС (рисунок 1.9) примет следующий вид: С позиций деформационного подхода формулы 1.8 и 1.9 имеют вид /25/: где Ркс - характеристика материала и условий нагружения; Kjc - коэффициент интенсивности деформаций; Ксс - критические значения коэффициента интенсивности деформаций; Более широкие возможности описания полей напряжений и деформаций дает энергетический подход. В отличие от корневых сингулярностеи полей напряжений и деформаций, произведение сгхє дает сингулярность типа г . после соответствующего интегрирования по объему это приводит к конечной энергии деформации, которая характеризуется J-интегралом в напряжениях /25/: и деформациях: где I, 7ij(9, n), Єу(0, n) - безразмерные функции; GT - предел текучести; a, n - параметры диаграммы деформирования J - энергетический контурный интеграл.
В этом случае, критериальное условие предельного состояния будет иметь вид: где Jc - критическое значение J-интеграла. Достоинство J-интеграла заключается в том, что он сохраняет инвариантность при упругом и упруго-пластическом деформировании, а также позволяет учесть стадию стабильного подрастания трещины до наступления критического состояния. Таким образом, для корректного описания потенциальной зоны разрушения необходимо: определить вид и размеры трещиноподобного дефекта; определить поля напряжений ау и деформаций Бу при заданной нагрузке выбрать уравнения состояния с учетом типа сингулярности и определить коэффициенты интенсивности напряжений и энергетические характеристики. Характеристики Kic и Jc определяются по стандартным методикам (38, 45, 84, 111) на основе экспериментальных данных испытаний компактных образцов. Результаты теоретических и численных решений задач по определению КИН К для разных расчетных схем и конструкций приведены в /38/. Для тонкостенных сосудов давления /39/, К] может быть определен по формулам: где ат, ац - мембранные (осевые) и окружные напряжения соответственно, связанные зависимостью Ов= 2-ат; Мт, Мт - факторы коррекции ат, ав; Q - табличная величина, зависящая от глубины и длины трещины. В таблице 1.11 представлены некоторые обобщения формул для расчета Кь подходящие для решения поставленных задач.
Анализ расчетных методик, представленных в таблице 1.11, показал, что данные решения подходят только для толстостенных сосудов, в которых толщина стенки S 30 и/или отношение толщины стенки S к глубине трещины а больше 5. Кроме того, параметр толстостенности (или тонкостенности), равный отношениям радиусов R /R, в данных работах имел значение в пределах от 0,9 до 0,35. Такие же выводы можно сделать и при рассмотрении расчетных методов определения К по Карзову Г.П. /14/. Определение J-интеграла для пластин, содержащих сквозные трещины, на данный момент довольно хорошо описан во многих исследованиях и документах /26, 39, 43,47, 50/, в том числе с использованием МКЭ /49-51/. В то же время, исследований по оценке значений J-интеграла для цилиндрической оболочки, содержащей несквозную трещину, с учетом пластического деформирования материала, существует гораздо меньше. Обобщения формул для расчета J-интеграла, подходящие для решения поставленных задач, представлены в таблице 1.12.
Особенности решения задачи при упруго-пластическом деформировании
Считается, что расчет в упругой области деформирования может применяться вплоть до напряжения в нетто-сечении, равного 0,8 от предела текучести. Однако проведенные исследования /50/ показали, что пределы применимости линейного подхода гораздо уже и сильно зависят от стеснения деформаций. К тому же, линейная механика дает неконсервативную оценку нагрузок, результаты расчета зачастую являются сильно заниженными. Поэтому применять линейную механику следует с большой осторожностью и при возникновении напряжений равных или больших 0.8 от ат необходимо использовать нелинейную механику разрушения с упруго-пластическими деформациями. К тому же исследования показали, что значения параметра J-интеграла с учетом пластических деформаций гораздо больше его упругих значений /39/ (рисунок 2.12).
На основании вышеизложенного является необходимым использование методов нелинейной механики разрушения с учетом пластического течения материала.
В большинстве случаев, при упруго-пластическом анализе оболочек с трещинами успешно применяется теория пластического течения с поверхностью текучести Мизеса. Однако, процесс нелинейной деформации может быть также описан «деформационной» теорией, которая постулирует, что поведение деформации в каждой материальной точке остается линейным (пропорциональным) в течении полного цикла нагружения. Деформационная теория пластичности (деформационная пластичность) обычно называется еще теорией нелинейной упругости. Основной причиной выбора в качестве основы данной теории явилась экономия затрат времени на расчет в сравнении с использованием теории пластического течения при минимальной погрешности. Число расчетов при этом значительно уменьшилось, поскольку при больших диапазонах шагов нагружения, для сходимости решения в каждом шаге необходимо только несколько численных итераций Ньютона.
Кроме того, при использовании деформационной теории пластичности и «простого» пути нафужения имеет место независимость J-интефала от контура интефирования. /59, 60/. Экспериментальные исследования и численные расчеты позволяют, в большинстве случаев, провести проверку независимости J-интефала от контура. Используя теорию малых деформаций, теорию пластического течения, критерий течения Мизеса, с учетом упрочнения и довольно точного разбиения модели на КЭ (от 2с/100 до 2с/300, где с-половина длины трещины) Ридом и Мак-Генри /74/ была проведена оценка влияния пути интефирования и уровня пластичности на значения J-интефала (рисунок 2.13). Полученные результаты относятся к растяжению пластины с центральным надрезом, достигнутый уровень пластичности определялся параметром Ф: где v - перемещение; D - база измерения. Данные, приведенные на рисунке 2.13, показывают независимость J-интефала от пути интефирования при использовании деформационной теории пластичности на всем пути, за исключением небольшого начального участка /39/. Кривая «напряжение-деформация», согласно деформационной теории пластичности, представлялась тремя участками: начальным, линейным и пластическим (power-law) (рисунок 2.14) и описывалась с помощью следующих выражений: Єо - относительные деформации (соответствующие пределу текучести); п - коэффициент деформационного упрочнения для пластической области нагружения (степенной показатель); L и L2 - нижний и верхний пределы напряжений при переходе из упругой в пластическую область деформирования; 8NC И GNC - центр окружности перехода в пластическую область деформирования; rNc- радиус перехода в пластическую область деформирования. Учитывая .принятый линейный предел Lb программа рассчитывает верхний предел L2, основываясь на значении коэффициента деформационного упрочнения п с учетом соответствующего радиуса гмс. Li принимается равным 0,95. После этого происходит итерационный процесс определения компонент напряжений и деформаций в упруго-пластической области дефермирования. Используя эффективное напряжение, определяемое с помощью функции текучести Мизеса и эффективную деформацию, определяемую из отношений Прандтля-Рейса, полные компоненты напряжений в терминах полных компонент деформаций имеют вид:
Особенности напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта при упруго-пластическом деформировании
Анализ НДС в упруго-пластической области деформировании проводился по методике, изложенной в разделе 2.2. В качестве характеристики НДС в области дефекта определялся J-интеграл, значения которого вычислялись для точек на контуре трещины, заданных углом ф (рисунок 2.11). Результаты расчетов представлены в таблице 3.5 и на рисунках 3.9 и 3.10.
Как видно из таблицы 3.5 величина J-интеграла при заданных уровнях нагружения изменяется достаточно существенно. При уровнях напряжений выше предела текучести значения Jj для характерных размеров дефектов оказываются выше критического уровня Jc. Чем выше уровень напряжений стф, тем опаснее оказываются дефекты (рисунки 3.9 и 3.10)
Так, при напряжениях на уровне предела текучести критическими оказываются поверхностные и внутренние трещины с отношением a/S выше 0.2. Следует отметить, что при учете упруго-пластического деформирования в вершине трещины критические ситуации могут возникать и при упругих номинальных напряжениях при относительных размерах трещин свыше 0,5-0,6 (рисунки 3.9 и 3.10). Таким образом, расчет с учетом упруго-пластического деформирования металла в области дефектов не показывает наличие резервов безопасности в виде течи перед разрушением. С учетом результатов предыдущего раздела можно полагать, что расчет по упругой модели разрушения по критерию Кіс для тонкостенных сосудов оказывается неправомерным, и, в определенной степени, опасным. Безопасные размеры дефектов следует устанавливать на основании упруго-пластических расчетов НДС и критерия Jc. На основе полученных результатов проведем оценку критических и допустимых размеров трещиноподобных дефектов в рассматриваемых сосудах. В литературных источниках рекомендуемые значения П находятся в пределах от 3 до 5 111. В данном случае целесообразно принять П равным коэффициенту запаса по хрупкому разрушению Пк. В случае упруго-пластических деформаций критерий Кс утрачивает свою корректность. Вместо него следует использовать скорректированный Kjc, определяемый через критическое значение J-интеграла: Оценки по указанным формулам являются приближенными. Более точные результаты можно получить непосредственно по результатам численного анализа НДС в области дефектов. По полученным значениям К, при упругих деформациях определены критические и допустимые значения размеров трещин (с учетом коэффициента запаса по трещиностойкости). Допустимые значения размеров трещин определялись с учетом коэффициента запаса по длине дефекта П, равного 3 111 (таблица 3.6). Как следует из таблицы 3.6, трещины не представляют большой опасности при значениях максимальных напряжений до предела текучести ог. Критическими являются поверхностные трещины глубиной свыше 0,6 и внутренние трещины глубиной свыше 0,45 от толщины стенки. Допустимые глубины трещин составляют: для поверхностных до 0,35 и для внутренних до 0,30 от толщины стенки. Использование критерия J-интеграла при упруго-пластических деформациях дает более точные результаты /26, 45/, поэтому, по результатам расчета J(, в упруго-пластической области деформирования также были определены критические и допустимые размеры трещин (таблица 3.7).
Похожие диссертации на Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления
