Критерий накопления повреждений

Наряду с непрерывной тенденцией в высокорисковых сложных технических системах к понижению запасов прочности и повышению эксплуатационной нагруженности (см. гл. 1-4), с обеспечением сопротивления элементов конструкций упругим деформациям в штатных ситуациях важное значение приобретают анализ и обоснование сопротивления неупругим (упругопластическим и реологическим) деформациям в аварийных ситуациях. Допустимость возможности возникновения неупругих деформаций в конструкциях и необходимость их надлежащего учета в расчетах прочности, ресурса и безопасности вытекают из требований минимальной массы конструкций и оптимальных технологических возможностей при изготовлении крупногабаритных несущих элементов. Так как при эксплуатации высокорисковых конструкций обычно имеет место циклическое нестационарное тепловое и механическое нагружение, то для наиболее нагруженных зон этих конструкций становятся характерными процессы накопления повреждений в условиях циклических упругопластических деформаций. При таких условиях деформирования образование предельных состояний по возникновению трещин или окончательному разрушению оказывается возможным при числах циклов нагружения, измеряемых десятками, сотнями и тысячами. В этом случае расчет накопления повреждений и несущей способности конструкций основывается на деформационных критериях сопротивления однократному и малоцикловому разрушению. [c.149]

Выше рассмотренные критерии в основном относятся к статическим нагружениям. В некоторых случаях испытания проводятся циклическим давлением. Нестационарность нагружения приводит к накоплению повреждений в металле и усталостному разрушению. Для трубопроводов характерна малоцикловая усталость [13], ускоряемая наличием коррозионных сред. Рассмотрим основные закономерности разрущения в условиях малоциклового нагружения. [c.132]

ЭТОМ имеют разработка математических основ и экспериментальные исследования в области линейной и нелинейной механики разрушения, а также распространение механики однократного разрушения на анализ процессов циклического разрушения при упругих и неупругих деформациях. Необходимость совместного рассмотрения вопросов накопления повреждений на базе деформационных критериев при циклическом нагружении и хрупких состояниях основывается на тех наблюдениях за разрушениями конструкций в эксплуатации, когда предварительное циклическое повреждение на определенной стадии приводило к хрупкому разрушению, вызывая наиболее тяжелые аварии на объектах. В публикациях отечественных и иностранных авторов, а также в трудах ряда совещаний, симпозиумов и конгрессов [117, 211, 215] нашли отражение результаты экспериментальных и теоретических исследований закономерностей накопления повреждений в условиях циклического упруго пластического деформирования и критериев разрушения, а также расчетной и опытной проверки прочности и ресурса несущих элементов конструкций при штатных и аварийных режимах нагружения. Развитие работ в этом направлении позволило в нашей стране и за рубежом сформулировать нормативные требования к расчетам прочности по критериям накопления повреждений. [c.150]

В случае анализа предельных состояний ПД1-ПДЗ и ПА1-ПА4 могут учитываться статические данные о вариации эксплуатационных нагрузок, геометрических размеров несущих сечений, размеров дефектов и механических свойств материалов. Эти подходы в соответствии с (5.1) являются основой оценки рисков и безопасности несущих элементов высокорисковых объектов по критериям накопления повреждений в штатных и аварийных ситуациях на всех стадиях эксплуатации и при оценках остаточного ресурса. [c.168]

Таким образом, методы прогнозирования работоспособности должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле, а в качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации труб вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т. е. временного сопротивления и преде 1та текучести металла. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы нефтепровода можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим строительным нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы нефтепровода его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности Ктв и снижение пластичности, которые определяют ресурс длительной прочности при малоцикловом нагружении и действии коррозионных сред. [c.6]

Отказ (событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния), вызванный деформацией и разрушением металла оборудования, называют механическим отказом (МО). Признаками МО (недопустимое изменение признаков нормальной работы объекта) являются снижение рабочего давления и производительности, выход продукта на поверхность и др.. При этом за критерии МО (признаки отказа, которые являются необходимыми и достаточными для суждения о нарушении работоспособности) принимаются недопустимые по условиям эксплуатации простой объекта, утечка продукта и др. Под характером МО понимается конкретное материальное изменение объекта при его переходе в неработоспособное состояние, например, разгерметизация (свищ, разрыв), чрезмерная деформация (потеря устойчивости первоначальной формы) и др. Причинами МО являются процессы накопления повреждений (усталость, коррозия, ползучесть, термическая флуктуация, старение). Повреждения вызывают отказ, когда какой-либо его характерный параметр (например, длина трещины) достигает своего некоторого предельного (критического) значения. Последствия отказа [c.62]

Пусть теперь рассматривается процесс накопления повреждений в одномерном случае, для описания которого используется следующий вариант критерия (2.105) — (2.106) [c.109]

Реакцией несущих элементов конструкций и деталей машин на суммарные статические и динамические нагрузки, воздействие физических полей (линейных и нелинейных) и коррозионных сред является возникновение не только полей напряжений и деформаций, но и полей повреждений. В зонах концентрации напряжений местные напряжения и деформации имеют повышенные значения, а сами процессы повреждения материала протекают более интенсивно, приводя к возникновению разрушения. В зависимости от условий нагружения и среды реализуются различные механизмы накопления статических и динамических повреждений и разрушения. Среди этих механизмов наиболее опасными являются те, которые приводят к катастрофическому (лавинообразному) разрушению, например, в условиях коррозионного растрескивания, динамического и длительного статического нагружения, контактного взаимодействия, неустойчивого распространения трещины при статическом кратковременном нагружении. Выявление и анализ физических особенностей механизмов появления и накопления повреждений в материале играют весьма важную роль в изучении механики разрушения и катастроф при формировании физических критериев достижения предельного состояния. [c.121]

Для оценки остаточного ресурса безопасной эксплуатации важное значение имеют результаты всестороннего экспериментального исследования закономерностей накопления повреждений в условиях упругопластического деформирования и деформационных критериев разрушения при однократном и циклическом нагружении в [c.152]

При использовании в конструкциях высокопрочных, но мало-пластичных сталей, интенсивном накоплении повреждений от предварительного циклического нагружения, старения и радиации, при динамических нагрузках, при весьма больших толщинах стенок и т.д. возможно возникновение в конструкции хрупких состояний, когда отсутствует запас по вторым критическим температурам хрупкости (А 2 0). в таких случаях необходимо запасы Пр2, п 2 определять по формулам типа (5.27) (5.29), (5.31) и (5.32) с введением в их числители критических нагрузок, напряжений и деформаций в хрупком состоянии. Так как в хрупких состояниях номинальные разрушающие напряжения 2 не превышают предела текучести, то запасы по номинальным напряжениям и деформациям совпадают (п 2 = = Р2)- Запасы по местным напряжениям и п 2 деформациям и 2 определенные в этом случае по формулам, аналогичным (5.31) и (5.32), оказываются меньше, чем в квазихрупких состояниях. Разрушающие нагрузки и напряжения (или деформации) устанавливают с использованием рассмотренных выше критериев и закономерностей линейной механики разрушения. [c.180]

Слабая ударная волна может и не произвести разрушения слоя, т. е. необходимо, чтобы напряжение о действовало некоторое время, в течение которого происходит накопление повреждений. Тогда согласно [86] в качестве критерия разрушения следует принять [c.112]

Мы не затронули здесь также статистические теории прочности [80], базирующиеся на вероятностном проявлении одного из приведенных критериев, на накоплении повреждений и их объединении вплоть до разрушения. [c.49]

Разрушение материала во времени характеризуется накоплением повреждений. Наибольшее распространение в инженерной практике получил критерий Бейли (суммирования повреждений) [c.193]

Напряжения, возникающие в изделиях при ускоренных испытаниях, должны давать накопление повреждений, идентичное тому, которое характерно при эксплуатации (хранении) изделия. Прп использовании в качестве меры накопления повреждений критерия Бейли значения, рассчитанные для ускоренных испытаний и натурных условий, должны быть равны [334]. [c.234]

Существующие критерии оценки степени опасности дефектов конструкций ограниченно применимы к МГи не позволяют установить четкой взаимосвязи между параметрами АЭ-наблюдаемой и текущей стадией накопления повреждений. [c.307]

В частности, при хИ = 2 получаем Р = Р t) > Р > 2/), и, значит, если Р 6 Ф и Р — функция распределения времени жизни системы, то вероятность ее безотказной работы на интервале (0,2 1) меньше, чем та же вероятность в предположении независимости ее работы на каждом из интервалов (О, и (/, 2 ). Значение ВФИ-распределений состоит в том, что они описывают широкий класс распределений, таких как экспоненциальное, усеченное, нормальное, распределение Вейбулла при показателе формы больше единицы и др. Существенно, что класс Ф распределений описывает функционирование систем при наличии необратимых процессов старения и накопления повреждений. Поэтому для установления того, относится или нет распределение времени жизни данной системы к классу Ф, часто достаточно ограничиться физическим рассмотрением условий функционирования системы и не прибегать к различного вида статистическим критериям проверки гипотезы о виде функции распределения, обладающих, как известно, большими погрешностями. [c.378]

Эффектами накопления повреждений, которые начинают сказываться при достаточно больших уровнях деградации и приводят, как правило, (К полным (Отказам, для рассматриваемого подхода. можно пренебречь. То.гда зависимость параметра—критерия годности изделия Q, являющегося оператором связи (между протекающими в изделиях процессами и состоянием их работоспособности, может быть [c.70]

Недостаточное совершенство НД, в частности, по нормированию остаточного ресурса нефтегазохимического оборудования объясняется тем, что существующие НД основаны в основном на критериях статической прочности. Между тем, в процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны разрушения, вызывающие в большинстве случаев катастрофические последствия. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которьгми являются дефекты металлургического, строительно-монтажного и эксплуатационного характера. В связи с этим очень важно своевременно обнаружить и ликвидировать дефекты в элементах конструкций. [c.4]

Методы прогнозирования работоспособности длительно проработавших сварных аппаратов должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле. Одним из основных аспектов решения проблем безопасности нефтегазохимических производств является дальнейшее совершенствование методологии оценки остаточного р>есурса безопасной работы оборудования, т.е. определения времени наработки оборудования до перехода его в предельное состояние при установленных режимах и условиях эксплуатации. [c.114]

Эксплуатация охватывает предпусковые испытания, физический пуск и выход на штатную эксплуатацию. На этой стадии подтверждаются принятые проектные решения и назначаются методы оценки остаточного ресурса. При этом используется единая система критериев. С использованием управляющих ЭВМ, блочных щитов управления (БЩУ), бортовых счетчиков ресурса (БСР) ведется контроль безопасности по упомянутым ранее величинам Р, Т, М, I, 61/6 , t, К. Дополнительно устанавливаются поля физических воздействий (например, флюенс нейтронов Ф) и накопленные повреждения И// (п, — число циклов нагружения -го режима проводятся исследования нагрузок, напряжений, деформаций расчетными методами, аналитическими, МКЭ, ВРМ, МГИУ и др.), на моделях с применением фотоупругости, голографии, моделей из низкомодульных материалов. Далее выполняются исследования на уникальных стендах и проводр1тся уточнение расчетного ресурса. [c.58]

Расчетную долговечность реактора, полученную при проектировании, можно использовать как ориентир в процессе эксплуатации. Однако, точность расчета не позволяет достоверно определить время, когда замена аппарата становится необходимым в связи с накоплением кричиче-ского количества повреждений. В то же время еще не разработаны критерии оценки качества длительно работавшего металла [115]. Акт , альность этой задачи определяется большими материальными затратами на замену [c.163]

Типы анализируемых ситуаций Т1—Т2 в значительной степени были и остаются предметом внимания всех действующих служб проектирования, изготовления, эксплуатации и надзора с использованием длительных, систематических и пристальных научных исследований и прикладных разработок всех отраслей промышленности и техники, использующих сосуды и трубопроводы. По мере накопления опыта анализа ситуаций Т1—Т2 все более ясной становится картина с проектными авариями ТЗ. В нормативных и специальных требованиях к сосудам и трубопроводным системам формулируются возможные источники, сценарии и последствия возникновения и развития повреждений в трубопроводах (коррозионных, циклических, длительных) под действием эксплуатационных факторов с учетом технологической последовательности. В тех случаях, когда есть системы критериев и критериальных уравнений, удается количественно описывать процессы деформирования и разрушения. На этой основе выстраиваются системы парирования — диагностических обследований, испытаний и построения систем защиты — жесткой, функциональной, комбинированной. После возникновения проектных аварийных ситуаций сосуды и трубопроводные системы могут быть восстановлены и их эксплуатация — продолжена. При анализе рисков запроектных аварийных ситуаций Т4 заранее не удается в полном объеме предусмотреть источники, причины и сценарии возникновения и развития повреждений. Возможности парирования этих ситуаций сокращаются. В этих случаях требуется длительная остановка эксплуатации сосудов и трубопроводов, замена целых участков, проведение сложных восстановительных и реабилитационных работ. Гипотетические катастрофические ситуации Т5 могут иметь [c.495]