Исследование и прогнозирование долговечности деталей машин со сварными соединениями

• Автор: Аборкин, Артемий Витальевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ И МЕТОДИК ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН СО СВАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
1.1 Анализ особенностей распределения напряжений в деталях со сварными соединениями
1.2 Анализ причин отказов и развития трещин в деталях машин со сварными соединениями

1.3 Критерии разрушения деталей машин при тепловом и силовом нагружении

1.4 Обзор методик прогнозирования долговечности деталей машин

1.5 Выводы и постановка задач исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
2.1 Методика прогнозирования усталостной долговечности и содержание
ее этапов
2.2 Подготовка исходных данных для расчета
' 2.3 Решение задачи нестационарной теплопроводности
2.4 Определение теплового напряженно-деформированного состояния
2.5 Алгоритм вычисления напряжений в упругопластической области
2.6 Оценка усталостной долговечности
2.7 Условие наступления предельного состояния, учитывающее наличие остаточных сварочных деформаций
2.8 Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1. Анализ точности вычисления упругопластических деформаций
3.2. Методика расчета остаточных сварочных напряжений
3.3. Численное исследование тепловых полей при сварке
3.3.1 Схематизация и расчет температуры на стадии нагрева
3.3.2 Расчет температуры на стадии охлаждения
3.4. Численное исследование остаточных сварочных напряжений

3.5. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными-данными.
3.6. Расчет остаточных сварочных напряжений с использованием интерполяционной-зависимости
3.7. Оценка влияния радиуса перехода сварного- шва на концентрацию остаточных напряжений
3.8. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СВАРКЕ
4.1. Задачи и объект исследований
4.2. Оборудование и приборы, используемые при проведении эксперимента
4.3. Методика термо- и тензометрирования температурных полей и остаточных деформаций при сварке
4.4. Обработка экспериментальных данных
4.5. Расчет температуры и остаточных сварочных деформаций при сварке
4.6. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными.
4.7. Анализ погрешности измерений;
4.8. Выводы по главе
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ НДС ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ СО СВАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИХ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
5.1. Сварные трубы большого диаметра
5.1.1 Анализ условий эксплуатации сварных труб
5.1.2 Напряженно-деформированное состояние сварных труб
5.1.3 Расчет остаточных сварочных напряжений
5.1.4 Прогнозирование усталостной долговечности сварных труб
5.1.5 Оценка влияния геометрии сварного шва на долговечность соединения
5.2 Станина шаропрокатного стана
5.2.1 Исходные данные задачи вычисления напряжений в станине шаропрокатного стана
5.2.2 Анализ результатов моделирования напряжений
5.2.3. Расчет остаточных сварочных напряжений
5.2.4 Расчет долговечности станины шаропрокатного стана

5.3. Цилиндрический корпус
5.3.1. Анализ условий эксплуатации корпуса барабана
5.3.2. Определение начальных и граничных условий теплообмена
5.3.3. Анализ теплового состояния корпуса
5.3.4 Анализ напряженно-деформированного состояния корпуса
барабана
5.3.5 Анализ НДС корпуса при останове
5.3.6 Остаточные сварочные напряжения в штуцерном соединении
5.3.7 Определение показателя степени т в модели долговечности при термосиловом нагружении
5.3.8 Результаты оценки долговечности корпуса барабана
5.4. Оценка вклада остаточных сварочных деформаций в процесс накопления повреждений
5.5. Внедрение результатов работы
5.6. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
2.1 Методика прогнозирования усталостной долговечности и содержание ее этапов
В соответствии с поставленными задачами рассмотрим методику прогнозирования усталостной долговечности сварных соединений деталей машин. Блок-схема расчета долговечности сварных соединений деталей машин представлена на рис. 2.1. Отличительной особенностью предложенной методики является объединение существующих алгоритмов прогнозирования долговечности с алгоритмами МКЭ, реализованными с помощью современных программных комплексов. В основу I-III этапов методики положена идея вычисления температуры и напряжений с использованием современных программных комплексов, отвечающих идеологии МКЭ. В основу IV этапа положены алгоритмы вычисления параметров выражения (1.15).
I этап. Подготовка исходных данных для расчетов.
II этап. Расчет эксплуатационных напряжений в объеме рассматриваемого объекта и анализ их изменения за цикл нагружения.
III этап. Расчет остаточных сварочных напряжений в зонах сварных соединений.
IV этап. Прогнозирование усталостной долговечности рассматриваемого объекта с учетом разброса механических свойств материала.
Ниже рассмотрены задачи и содержание этапов предложенной методики.