ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Научно-методические основы определения прочности, ресурса и безопасности из "Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов" В соответствии с изложенными в гл. 1-3 задачами анализа прочности, ресурса и безопасности несуших элементов химических производств (ХП) и магистральных трубопроводов (МТ) необходимо рассмотрение общей структуры методов и систем многокритериального подхода к обоснованию расчетных характеристик прочности, ресурса и безопасности [13, 116-118, 141, 142, 155, 207, 210, 211, 234, 245]. [c.107] Несущие элементы ХП и МТ работают при статических, циклических, длительных и динамических нагрузках — механических, тепловых, вибрационных и аэрогидродинамических. Эти воздействия определяются выбором принципа функционирования и динамических реакций, характеризуются весьма широким спектром основных параметров максимальных и амплитудных значений, частот, скоростей нагружения, числа циклов. Эти параметры, в свою очередь, определяют предельные состояния — по образованию пластических деформаций, по разрушению, по кинетике возникновения и развития трещин. Ниже рассматриваются базовые уравнения состояния критерии прочности и ресурса методы экспериментального стендового и натурного определения динамических воздействий и реакций несущих элементов оценка работоспособности по критериям исходной прочности и ресурса методы расчетов и экспериментов для продления ресурса функционирующих ХП и МТ. [c.107] Разрабатываемые уравнения состояния, критерии прочности и ресурса распространяются на широкий круг машин и конструкций, используемых в технологических процессах, в энергетике, в горно-добывающих комплексах, в транспортных системах. [c.107] Применительно к ХП и МТ в штатных и аварийных ситуациях определение закономерностей деформирования на базе единых уравнений состояния в широком диапазоне скоростей нагружения и деформирования — от статических (менее 10 3 1/с) до ударных (до 10 1/с) порождает необходимость учета связности задач деформирования, тепловьщеления, фазовых и структурных изменений. Достижение предельных состояний в этом случае возможно по различным механизмам — пластическому формоизменению, неизотермическому разрушению. [c.108] В условиях циклического, вибрационного, резонансного сило-возбуждения исключительную актуальность имеет сопротивление упругим и упругопластическим циклическим деформациям и разрушению в диапазоне числа циклов от 10° до 10 2 (с постепенным переходом через области мало-, много- и гиперцикловой усталости). [c.108] Для выбора обобщенных уравнений состояния необходимы анализ линейных, полигональных и степенных зависимостей ме кду напряжениями и деформациями, установление чувствительности материалов к статике и динамике процессов нагружения. Для обоснования уравнений статической, циклической и длительной прочности вводятся многочленные степенные зависимости предельных пластических и упругих деформаций от числа циклов и времени нагружения [13, 116, 117, 141, 155, 210, 211, 245]. [c.108] В области экспериментальных методов определения эксплуатационной нагруженности приобретают исключительную важность оценка разрешающей способности и погрешности методов фотоупругости, экспериментальной механики — тензометрии, термометрии, голографии, термовидения, тензочувствительных покрытий, виброметрии. [c.108] Научное направление фундаментальных и прикладных исследований по проблемам прочности, ресурса и безопасности машин и конструкций с учетом эффектов динамичности и нелинейности сформировалось в последние годы на базе большого числа научно-исследовательских работ [13], выполнявшихся ранее на протяжении многих десятилетий (рис. 4.1). [c.109] Существенная роль в развитии исследований по статике, динамике, нелинейной механике деформирования и разрушения, для обоснования прочности, ресурса и безопасности принадлежит постоянно взаимодействующим научным центрам и школам нашей страны. [c.109] Уравнение (4.1) получило и получает приложения при создании техники, энергетического и технологического оборудования широкого применения при расчетах по предельным статическим или динамическим нагрузкам Р =. [c.109] Динамика рабочих процессов в машинах отражалась в параметрах Р , а , и а . Значения а ] определялись при испытаниях со скоростями нагружения, соответствовавшими частотам нагружения от 0,1 до 50 циклов в секунду. [c.111] По уравнениям (4.1) и (4.2) рассчитывались прочность и долговечность статически и динамически нагруженных несущих узлов в авиации, на транспорте, в гидроэнергетике. Для анализа местных напряжений были развиты методы фотоупругости и тензометрии. [c.111] При динамических процессах работы горно-добывающей техники и транспортных систем в условиях Сибири рост коэффициентов динамичности, обусловленной Р , дополнился изменением характеристик сопротивления хрупкому разрушению — снижением разрушающих напряжений и ростом критических температур Это, в свою очередь, обусловило динамику хрупкого разрушения — скорости роста хрупких трещин стали достигать 800-1600 м/с. [c.111] Важное значение при этом имело изучение локальных физико-механических процессов формирования микродеформаций и микроповреждений в материале с использованием методов рентгенографии и микроскопии. [c.112] В дополнение к (4.4) в уравнении (4.5) динамичность нагружения показывает снижение долговечности по времени. [c.113] Измерения локальных напряжений и деформаций выполнялись высокотемпературными методами тензометрии и муара на технических объектах в нашей стране и за рубежом. [c.113] Уравнение (4.6) применяется при нормативных расчетах прочности атомных реакторов, сосудов давления, трубопроводов. [c.113] При динамических процессах нагружения скорости роста трещин йР / йЫ по (4.8) могут как увеличиваться (в хрупких состояниях), так и уменьшаться (в вязких состояниях) скорости / 1х в том и другом случаг растут. [c.115] Для анализа процессов повреждения использованы методы импульсной голографии, термовидения, тензочувствительных покрытий, рентгенографии, микроструктурного анализа, виброметрии. [c.115] Результаты исследований в обоснование уравнений (4.1)-(4.8) отражены в соответствующих фундаментальных монографических публикациях [16-18, 59, 121, 122, 135, 136, 138-140, 175, 248, 249]. [c.115] Вернуться к основной статье