Оценка трещиностойкости конструкций с учетом структурно-механической неоднородности сварных соединений

• Автор: Москвичев, Егор Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Механика разрушения сварных конструкций
1.1. Методы расчета элементов сварных конструкций по критериям механики разрушения
1.2. Исследования структурно-механической неоднородности
сварных соединений
1.3. Технологии численного моделирования деформирования и разрушения сварных соединений
1.4. Постановка задач исследования
Глава 2. Экспериментальные исследования характеристик механических свойств и трещиностойкости сварных соединений
2.1. Материалы, образцы и методика экспериментальных
исследований
2.2. Результаты экспериментальных исследований сварных соединений
2.3. Вариации характеристик структурно-механических свойств
и трещиностойкости
Глава 3. Моделирование структурно-механической неоднородности и расчет характеристик трещиностойкости сварных соединений
3.1. Принципы численного моделирования структурнонеоднородных сварных соединений
3.2. Особенности расчета ./-интеграла методом конечных элементов
в программе АИБУБ
3.3. Формулировка модели структурно-неоднородного стыкового сварного соединения с трещиной и расчет ./-интеграла
3.4. Влияние параметров модели на результаты расчета /-интеграла.

Глава 4. Модельные расчеты на трещиностойкость элементов сварных конструкций
4.1. Развитие методов расчета на трещиностойкость сварных конструкций
4.2. Расчет на трещиностойкость типовых сварных соединений
4.3. Расчет на трещиностойкость сварного сосуда высокого давления
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложение А. Макрос к конечно-элементному пакету АИБУБ для учета структурно-механической неоднородности сварных соединений... 93 Приложение Б. Акты внедрения диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Проведение расчетов на трещиностойкость сварных конструкций с учетом особенностей напряженно-деформированного состояния сварных соединений с трещиноподобными дефектами является одной из наиболее сложных задач механики разрушения. Наличие остаточных сварочных напряжений и структурно-механической неоднородности приводит к существенным усложнениям процессов деформирования в области трещин. Как правило, эти процессы имеют ярко выраженную нелинейность, что указывает на необходимость использования нелинейных характеристик трещиностойкости при оценках опасности дефектов.
Особенности нелинейного деформирования структурно-неоднородных сварных соединений в основном рассматриваются с использованием моделей «мягких» или «твердых» прослоек, отражающих макронеоднородность сварных соединений. Указанные модели позволяют оценить опасность сквозных трещин, находящихся в однородной «твердой» или «мягкой» прослойке. Для поверхностных, внутренних и произвольно ориентированных дефектов, а также дефектов, находящихся на границе раздела указанных прослоек или пересекающих их, решение задачи о напряженно-деформированном состоянии и оценка опасности дефектов осуществляются, как правило, численными методами.
Практический интерес при проведении расчетов сварных конструкций на трещиностойкость представляет исследование влияния микроструктурной неоднородности металла на характеристики трещиностойкости сварных соединений, поскольку свойства металла при переходе от одной зоны к другой изменяются и имеют существенный статистический разброс.
В рамках диссертационной работы исследовано влияние структурно-механической неоднородности на характеристики трещиностойкости сварных соединений с использованием вероятностных моделей механики разрушения и теории надежности, а также сформулированы основные принципы и алгоритмы численного анализа трещиностойкости сварных соединений. Это позволило дать

■ г А У

и и Г

/о = 6 мм; е = 1 мм; ? = 6 мм; 6 = 12 мм; Ь = 48 мм; Ь = 54 мм

Рисунок 2.4 - Плоский прямоугольный образец и схема вырезки
Испытания проводились на универсальной испытательной машине ЕЯЗБ модели Вь00-201, предназначенной для механических испытаний на прочность, выносливость и разрушение в интервале нагрузок до 5 кН с частотой нагружения от 0 до 100 Гц. Для растяжения малоразмерных цилиндрических образцов использовался реверсор (рисунок 2.5).
При испытаниях на трещиностойкость применялись приспособления для трехточечного изгиба и двухконсольный датчик раскрытия трещины ЕНЗБ модели В1-06-203, установленный на накладных опорных призмах с измерительной базой равной 5 мм (рисунок 2.6).