Влияние водородосодержащей среды на напряженно-деформированное состояние элементов конструкций, выполненных из титановых сплавов

• Автор: Сергеева, Светлана Борисовна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 283 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ Введение
1. Основные подходы учета водородного воздействия среды на элементы конструкций
1.1.Взаимодействие металлов с водородом
1.2.Влияние наводороживания на механические характеристики металлов и сплавов
1.3.Обзор вариантов учета воздействия агрессивных водородосодержащих сред
1.4.Существующие подходы к описанию разносопротивляемости материалов
2. Построение модели взаимодействия элементов конструкций с водородосодержащей средой
2.1. Модель изотропного разносопротивляющегося материала
2.1.1. Потенциал деформаций
2.1.2. Модель наведенной разносопротивляемо-сти
2.2. Моделирование процесса воздействия среды
2.2.1. Построение уравнения диффузии
2.2.2. Решение уравнения диффузии
3. Моделирование процесса нелинейного деформирования гибкой круглой пластины в условиях водородосодержащей среды
3.1. Основные предпосылки
3.2. Разрешающие уравнения при больших прогибах круглых пластин
3.2.1. Построение уравнений изгиба круглой пластины, соответствующих первому способу линеаризации
3.2.2. Построение уравнений изгиба круглой пластины, соответствующих второму способу линеаризации
3.3. Анализ напряженно-деформированного состояния гибкой круглой пластины с учетом наведенной неоднородности, возникающей в процессе газонасыщения
4. Моделирование процесса деформирования диска вращения в условиях водородосодержащей среды
4.1. Основные гипотезы
4.2. Первый вариант разрешающих уравнений растяжения диска вращения
4.2.1. Алгоритм расчета диска
4.3. Второй вариант разрешающий уравнений растяжения диска вращения
4.3.1. Алгоритм расчета диска 13
4.4. Анализ напряженно-деформированного состояния дисков вращения с учетом наведенной неоднородности, возникающей в процессе газонасьпцения
Заключение
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Агрессивные среды, проникая в объем конструктивных элементов, как правило, приводят к значительным изменениям механических характеристик и сокращению их сроков службы. Диски вращения, цилиндрические оболочки, а также круглые пластины, как элементы днищ, приборов и в качестве заглушек, являются довольно распространенными элементами конструкций, работающими в этих средах. Разрушение деталей происходит под совместным воздействием нагрузки и среды, представляющей собой физикохимические процессы, происходящие на поверхности и в объеме исследуемых элементов. В таких отраслях промышленности, какими являются нефтеперерабатывающая, химическая, металлургическая, как правило, рабочей средой оказывается водородосодержащая.
Водород занимает особое место среди вредных технологических примесей, благодаря высокой подвижности в металле при низких температурах. Так его коэффициент диффузии для черных металлов при 20 С в 10 превосходит соответствующую величину для углерода и азота.
Обладая малой растворимостью при низких давлениях, водород представляет трудность для экспериментальных исследований-. Многообразие и - неопределенность форм существований-водорода в металлах (протон, атом, молекула, гидрид, вода, углеводороды и др.) затрудняет и теоретический подход к системам металл-водород [94].
Титан и его сплавы широко применяются для изготовления конструкций в авиационной, ракетной, химической и других отраслях промышленности. Это связано с большим

1.3. Обзор вариантов учета воздействия агрессивных водородосодержащих сред
Вопрос учета воздействия агрессивных сред относится к вопросу методов борьбы с водородной хрупкостью металлов. Изначально эти методы включали в себя: уменьшение наводороживания при технологических операциях; уменьшение расчетных напряжений до уровня, ниже которого она не развивается; использование защитных покрытий; легирование; периодический вакуумный отжиг изделий; выбор сплавов мало склонных к водородной хрупкости и другие. На практике, как правило, эти методы часто оказываются не всегда осуществимыми, либо дорогостоящими, либо не эффективными, приводя, например, к увеличению веса конструкций .
Обычно при проектировании конструкций влияние водорода учитывается введением коэффициента запаса или условий работы [68, 77]. Этот способ не прослеживает изменение свойств материалов конструкций в процессе эксплуатации и соответственно не всегда может точно предсказать момент хрупкого разрушения.
Юрайдо Б.Ф. в работе [98], предлагает методику оценки статической несущей способности цилиндрического элемента конструкций с учетом охрупчивающего влияния водородосодержащей ..среды. Для определения нагрузки, при которой цилиндр разрушается, определяются зависимости деформации разрушения от количества растворенного водорода в металле корпуса сосуда и от коэффициента жесткости схемы напряженного состояния. Далее по методике, описанной в работе [99] Юрайдо Б.Ф., определяется пре-