К оценке усталостной прочности элементов конструкций с поверхностными дефектами, возникающими вследствие механических повреждений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты разработки методики и программы для численного моделирования процесса усталостного разрушения элементов конструкций, имеющих поверхностные механические повреждения (дефекты) типа “продиров” и рисок. Расчет включает два этапа: 1-й этап – моделирование процесса образования дефектов как динамической упругопластической контактной задачи; 2-й этап – расчет на усталость с учетом влияния дефектов и полей остаточных напряжений, возникших в процесс его создания. Для ряда модельных примеров получены распределения остаточных напряжений в зонах дефектов и зависимости величин максимальных остаточных напряжений от формы сечений повреждающих элементов различной конфигурации (прямоугольной, полуэллиптической, клинообразной) и скоростей их движения, а также установлены величины минимальных скоростей движения повреждающих элементов, при которых для заданной конфигурации сечения возможно повреждение рассматриваемого типа. Приведены результаты расчетов образцов из трубной стали 17Г1С с дефектами на сопротивление усталостному разрушению.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Г. Софич

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: slava.sofich@mail.ru
Россия, Москва

И. А. Разумовский

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: slava.sofich@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Галлямов А. К., Верняев К. В., Шаммазов А. М. Обеспечение надежности функционирования системы диагностики на основе технической диагностики. М.: УГНТУ, 1998. 600 с.
  2. Аладинский В. В., Гаспарянц Р. С., Маханев В. Н. Методика расчета на прочность расчета на прочность и долговечность труб с дефектами геометрии // Нефтегазовое дело. 2007. Т. 5. № 5. С. 119–124.
  3. Аладинский В. В., Гаспарянц Р. С. Методика расчета на прочность долговечность труб с механическими повреждения типа “риска” // Нефтегазовое дело. 2007. № 2. С. 1–14.
  4. Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.
  5. Проблемы разрушения, ресурса и безопасности технических систем / Под ред. В. В. Москвичева, М. М. Гаденина. Красноярск: КОДАС–СибЭРА, 1997. 520 с.
  6. Софич В. Г., Разумовский И. А. К расчетной оценке прочности и долговечности элементов конструкций с острыми механическими надрезами и задирами методом конечных элементов // Труды XXXV Международной инновационной конференции молодых ученых и студентов МИКМУС–2023. Москва, 13–14 ноября 2023. С. 185–189.
  7. Махутов Н. А. Испытания на статическую и циклическую прочность специальных образцов с искусственными и реальными рисками // Отчет Института машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, 2003. 59 с.
  8. Яковлев Д. С., Микуров В. В., Машенцева М. С. Особенности механических характеристик массово применяемых марок сталей, используемых в технологических трубопроводах в интервале температур эксплуатации // Вестник Южно-Уральского Государственного университета. Металловедение и термическая обработка. 2022. Т. 22. № 3. С. 11–27.
  9. ANSYS2023 R1. Программная система анализа метода конечных элементов.
  10. Берендеев Н. Н. Методы решения задачи усталости в пакете ANSYS WORKBENCH. Н.-Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. 64 с.
  11. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. ПНАЭ Г-7-002-86. М.: Атомиздат, 1989. 525 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Эскиз образцов (а), фотография (б) и формы сечений “продиров” (в).

Скачать (127KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграммы деформирования продольных образцов стали 17ГС1 для температур: 1 – при +20 °С; 2 – при –20 °С; 3 – при –40 °С; 4 – при –80 °С.

Скачать (71KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема конечно-элементного разбиения исследуемого объекта (а) и сечений прямоугольного (б), полуэллиптического (в) и клинообразного (г) “продиров”.

Скачать (94KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Картины распределения ОН в зоне максимальных эквивалентных остаточных напряжений в сечениях “продиров” прямоугольной (а), полуэллиптической (б) и клинообразной (в) форм, возникших при скорости движения резца равной 50 м/c.

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение усилий резания (а), а также максимальных 1 и минимальных 2 эквивалентных напряжений (б) по длине “продиров” прямоугольного сечения, возникающих при скорости движения повреждающего элемента v = 50 м/с.

Скачать (277KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Мгновенные картины распределения пластических деформаций, возникающих при прохождении со скоростью v = 50 м/c расстояния 15 мм резцом прямоугольного (а) и полуэллиптического (б) сечений.

Скачать (109KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости максимальных остаточных напряжений от скорости движения повреждающего элемента: 1 – прямоугольное сечение “продира”; 2 – полуэллиптическое; 3 – клинообразное.

Скачать (49KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Поля ОН, импортированные в модуль расчета на усталость образов с “продирами”: (а), (б) – прямоугольной формы; (в), (г) –эллиптической формы; (д), (е) – клинообразной формы.

Скачать (203KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Выбранная кривая усталости материала.

Скачать (54KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Распределение интенсивностей напряжений в образцах с дефектами при максимальной статической нагрузке: (а), (б) – в образце с “продиром” прямоугольной формы; (в), (г) – полуэллиптической; (д), (е) – клинообразной.

Скачать (199KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Запас по циклам до нарушения целостности образцов с дефектами: (а) – прямоугольной формы; (б) – полуэллиптической формы; (в) – клинообразной формы.

Скачать (112KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025