Статистическое прогнозирование ресурса элементов конструкций на стадии роста усталостных трещин при двухчастотном нагружении

• Автор: Чернякова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1 Модели и методы прогнозирования ресурса на стадии роста
усталостных трещин
1.1 Анализ основных направлений исследований усталостного разрушения
1.2 Методы оценки ресурса
1.3 Вероятностные подходы к оценке ресурса конструкций
1.4 Постановка задач исследования
2 Разработка модели и алгоритма вероятностного моделирования роста усталостных трещин
2.1 Формулировка модели роста усталостных трещин
2.2 Информационная база вероятностного моделирования кинетики усталостного разрушения
2.3 Методика, алгоритм и программа вероятностного моделирования роста трещин
2.4 Оценка достоверности результатов моделирования роста усталостных трещин
3 Исследование ресурса при варьировании параметров модели скорости роста усталостных трещин
3.1 Функции распределения ресурса и надежности, получаемые при варьировании параметров модели скорости роста усталостных трещин
3.2 Влияние рассеяния механических характеристик и размеров трещин
3.3 Влияние характера и уровня нагруженности

4 Прогнозирование ресурса элементов конструкций
4.1 Оценка ресурса типовых сварных соединений
4.2 Оценка ресурса опорного узла концевой балки мостового крана
4.3 Оценка ресурса воздушного ресивера
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложение А Программа вероятностного моделирования ресурса
конструкции на стадии роста усталостных трещин Приложение Б Влияние уровней нагруженности на величину ресурса
Приложение В Пороговые значения коэффициента интенсивности
напряжений для различных марок сталей
Приложение Г Значения поправочных функций У (Г) для расчета 171 коэффициентов интенсивности напряжений

Актуальность работы. Одной из основных причин снижения ресурса конструкций машин и аппаратов различного назначения является образование и рост усталостных трещин. В зависимости от характера нагружения и особенностей конструкции стадия устойчивого роста трещин может охватывать длительный период. Учет этой стадии позволяет существенно увеличить ресурс конструкций. С этой целью разрабатываются модели роста усталостных трещин и методы оценки ресурса.
Классические оценки ресурса основаны на использовании эмпирических моделей роста трещин, параметры которых определяются экспериментально в заданных условиях нагружения. Многообразие конструкций, условий и характера нагружения, конструкционных материалов диктует необходимость разработки многопараметрических моделей роста трещин, позволяющих оценить влияние вариаций параметров на ресурс конструкций. Особый интерес в данном направлении представляет количественная оценка статистических эффектов, не получивших должное отражение в литературных источниках и методических разработках.
В связи с изложенным, представляется актуальной разработка вероятностных многопараметрических моделей роста усталостных трещин и алгоритмов статистического прогнозирования ресурса. В диссертационной работе эта задача решается применительно к широкому классу конструкций машин и аппаратов, подверженных двухчастотному нагружению.
Основанием для выполнения работы послужили:
- Федеральная целевая научно-техническая программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения". Подпрограмма 08.02. "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф" проект 1.5.2. "Создание научных основ безопасности

Таблица 2.4 - Параметры распределения механических характеристик некоторых сталей /176
Марка стали Вид проката Предел текучести ат, МПа Временное сопротивление ав, МПа Относительное удлинение 5,%
Ч ч т ст. ч т6
Лист, мм
СтЗсп 4...10 288 24 440 25 32,6 2,6
СтЗсп 11...15 294 22 436 23 29,3 3,0
09Г2С 22...40 368 29 530 26 28,9 3,2
09Г2С 10...20 370 23 517 27 29,1 3,0
10Г2С1 10...50 392 25 548 30 28,0 3,1
15ХСНД 10...45 394 26 553 30 27,2 3,1
10ХСНД 10...32 456 59 595 48 24,9 4,1
14Г2АФ 16...32 463 37 614 38 25,6 3,9
16Г2АФ О | О 489 40 655 38 24,7 2,8
14Х2ГМР о 'ТГ О 745 69 828 64 16,1 2,7
12ГН2МФАЮ 12...40 734 82 817 90 16,1 2,8
Примечания
1 ш - математическое ожидание случайной величины;
2 з - среднее квадратическое отклонение случайной величины.