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 Доступ платный или 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