Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование трещиностойкости элементов конструкций на основе обобщенных весовых функций Вайншток, Владимир Александрович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Вайншток, Владимир Александрович. Прогнозирование трещиностойкости элементов конструкций на основе обобщенных весовых функций : автореферат дис. ... доктора технических наук : 01.02.04.- Киев, 1990.- 31 с.: ил.

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Для современного машиностроения важной проблемой является оценка влияния дефектов, в частности трещин, на живучесть элементов конструкций. В связи с этим необходима разработка обоснованных методов прогнозирования трещиностойкости элементов конструкций с позиций механики разрушения. Данная проблема имеет три основных аспекта : расчет напряженно-деформированного состояния элементов конструкций с трещинами, учет влияния эксплуатационных факторов на характеристики трещиностойкости материала и анализ условий переноса результатов испытаний стандартных лабораторных образцов с трещинами на конструкции.

При расчете напряженно-деформированного состояния тел с трещинами основополагающее значение имеет расчет коэффициентов интенсивности напряжений ( КЙН ). По величине КИН рассчитываются такие характеристики, как предел трещиностойкости, коэффициент интенсивности деформаций, $ и J - проектные кривые и т.д. Расчет КИН для трещин в элементах конструкций связан с рядом трудностей. В связи с сингулярным характером напряженно-деформированного состояния у вершины трещины трудоемкость и стоимость численного расчета КЙН для конструкций с дефектами существенно выше, чем для конструкций без дефектов. При решении практических задач необходимо рассматривать многочисленные конфигурации для различных вариантов форш и локализации дефектов, что осложняет применение традиционных численных методов. В то же время, известные упрощенные методы часто приводят к существенным погрешностпы при оценке КИН.

Для решения прикладных задач механики разрушения необходима разработка таких методов расчета КИН, которые сочетали бы универсальность и высокую точность с оперативностью и низкой стоимостью вычислений. В связи с отмеченным, значительный интерес представляет метод весовых функций ( МВФ ).

При анализе трещиностойкости элементов конструкций на стадиях проектирования и эксплуатации актуальной является проблема переноса результатов испытаний стандартных лабораторных обра.зцоп на конструкции, содержащие типичные трещины.

Существенный интерес представляет использование механики разрушения для расчета ресурса ответственных элементов гжерго-оборудования теплоэлектростанций I ТЭС ), которые работягл в условиях сочетания ползучести, усталости и проектируются на срок

эксплуатации порядка 100 тыс. час.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является создание методов прогнозирования трещиностойкости элементов конструкций на основе расчета КИН у типичных дефектов при разнообразных условиях нагружения и обосновании критериев переноса результатов испытаний стандартных образцов с трещиной на конструкции.

В соответствии с постановленной целью работа включала :

разработку метода -расчета КИН для типичных дефектов в элементах конструкций при разнообразных условиях нагружения, базирующегося на применении обобщенных весовых Функций ( Ш );

исследование критериев роста несквозных трещин и переноса результатов испытаний стандартных образцов на конструкции;

исследование влияния эксплуатационных факторов на распространение трещин в теплостойких турбинных сталях и оценку ресурса ответственных элементов ТЭС с позиций механики разрушения .

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в следующем :

а) предложен способ расчета распределения КИН вдоль фронта
произвольно нагруженных трещин нормального отрыва, базирующийся
на применении обобщенных ВФ;

б) предложен способ построения приближенных ВФ для осесим-
метричных и плоских, в том числе несимметричных задач;

в).предложен способ оценки погрешностей выражений для КИН, которые используюгся в МВФ;

г) обоснован метод оценки КИН и распределения номинальных
напряжений по дискретным значениям раскрытия берегов трещины;

д) обоснована модель прогнозирования роста несквозных
трещин по критерию эффективного КИН;

е) изучена связь кинетики и механизмов роста трещин пол
зучести для теплостойких турбинных сталей.

Достоверность полученных результатов обеспечивается сопоставлением расчетных значений КИН при различных вариантах нагружения с известными аналитическими и численными решениями; проведением вычислительных экспериментов; теоретическим анализом погрешностей для КИН; сравнением прогнозируемых характеристик роста трещин с экспериментальными данными; сопоставлением теоретических и экспериментальных диаграмм оценки разрушения; сопоставлением результатов определения характеристик

трещиностойкоети, полученных на различных образцах и различными способами с литературными данными.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕНЮСТЬ выполненных исследований состоит в следующем :

а) на основе МВФ обеспечивается многократное снижение стои
мости и трудоемкости расчета КИН, по сравнению с традиционными
численными методами, что достигается, как правило, без ущерба
для точности и особенно важно при проведении многовариантных
расчетов на стадии проектирования;

б) для ряда типичных конфигураций предложены и апробированы
замкнутые формулы для КИК;

в) установлены условия переноса характеристик трещиностой
коети, полученных путем испытания стандартных образцов при
статическом, циклическом нагружении и ползучести, на конструкции;

г) на стадии эксплуатации предложенная методика позволяет с
достаточно высокой точностью рассчитать величину КИН для дву
мерных и осесимметричных конфигураций по результатам измерения
раскрытия в 2 ... 3 точках, удаленных от вершины трещины;

д) разработаны рекомендации для экспертной оценки трещино
стойкоети материала по размерам зоны вытягивания на поверхности
излома;

ж) установлены закономерности роста трещин ползучести в
теплостойких сталях для интервала температур и длительностей
испытаний, отвечающих условиям эксплуатации элементов ТЭС;

з) с позиций механики разрушения получена оценка живучести
ответственных элементов ТЭС в межремонтный период.

Результаты работы внедрены на предприятиях Минэнерго, Мин-энергомаш, Минхиммаш, Минавиапром с экономическим эффектом более 800 тыс. рублей, вошли в отчеты по некоторым пунктам целевых комплексных общесоюзных программ 0Ц.00І, 0Ц.002, КП НТП СЭВ, республиканской программы "Материалоемкость", программы АН СССР "Фундаментальные проблемы машиностроения" и др., а также в MP "Расчеты КИН для типичных дефектов" Госстандарта СССР.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на УІ Съезде по теоретической и прикладной механике ( Ташкент 1986 ), II Всесоюзном симпозиуме "Механика разрушения" { Житомир 1985 ), I Всесоюзной конференции ".Механика разрушения" ( Львов I0S7 ),

Всесоюзной конференции "Проблемы оптимизации в машиностроении" ( Харьков 1982 ), Всесоюзной конференции "Тепловая микроскопия" ( Москва 1985, Каунас 198^ ), Всесоюзной конЛеренции "Интенсификация - 90" ( Ленинград 1985 ), Всесоюзной конференции "Диагностика узлов и деталей энергооборудования для определения надежности и безопасности его работы" ( Уосква 1985 ), II Международном симпозиуме по применению численных методов в технике ( Монреаль 1981 ), У Конгрессе по разрушению ( Канны 1981 ), УП и У11І Симпозиуме по Лизине разрушения ( Магдебург 1935, 1988 ), заседаниях научно-методической комиссии по стандартизации в области механики разрушения 1985-1989 г.г., семинарах Института проблем прочности АН УССР 1988-1989 г.г. и др.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты работы отражены, в 37 пуб-. ликаципх во всесоюзных и мехідународньгс журналах.

СТРУКТУРА И 0БЪЩ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений, списка использованной литературы. Работа изложена на 334 страницах, включая

58 рисунков, 31 таблиц и 347 библиографических наименований.