Исследование накопления усталостных повреждений и разработка методики расчета вероятности их появления в продольных связях судокорпусных конструкций

• Автор: Емельянов, Михаил Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.08.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 202 c. : ил

1. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЩИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

1.1. Постановка задачи

1.2. Повреждаемость корпусных конструкций

1.3. Усталостные характеристики стали

1.4. Влияние различных факторов на усталостную долговечность

1.5. Усталостная долговечность узлов судового корпуса

1.6. Оценка эффективных коэффициентов концентрации напряжении по данным повреждаемости узлов конструкций корпуса
1.7. Выводы

2. ВЕРОЯТНОСТЬ УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

2.1. Основные положения

2.2. Долговременные законы распределения, напряжений для стандартных корпусов налив1Жд<5Ме® и эффективные периоды волновых нагрузок.'-.^"%*'
2.3. Влияние коррозионного изноЗй' нк усталостную долговечность
2.4. Закон распределения усталостной долговечности
2.5. Выводы
3. ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ НЕРАЗРУЩОЦЕГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕВДЕШЙ^
3.1. Задачи, решаемые средствами неразрушающего контроля
3.2. Изменение физических свойств материала в процессе усталостного повреждения, используемые в неразрушающем контроле
3.3. Методы неразрушавдего контроля
3.4. Исследование влияния усталостных повреждений на выходные характеристики накладного магнитного преобразователя
3.5. Усталостные испытания стали 09Г2 и обработка полученных результатов
3.6. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение I
Приложение П

Решениями ХХУТ съезда КПСС предусмотрено дальнейшее развитие морского флота страны в одиннадцатой пятилетке. Грузооборот морского транспорта за 1981-1985 гг. должен возрасти на 8-9$, в состав флота войдут новые специализированные и универсальные суда, еще более укрепится производственная база Минморфлота [35].
Одной из ключевых: задач работников морского транспорта в одиннадцатой пятилетке является отыскание путей более полного и эффективного использования основных производственных фондов: повышения провозной способности каждого судна при минимуме стояночного времени в ремонте, под грузовыми и вспомогательными операциями [13] . Важными элементами, способствующими решению этой задачи, являются как совершенствование методов проектирования новых конструкций, так и сокращение и упорядочение ремонта судокорпусных конструкций, находящихся в эксплуатации.
Корпуса морских транспортных судов представляют собой сложную сварную конструкцию, включающую в себя десятки тысяч узлов пересечения набора, вырезы и другие источники концентрации напряжений, в которых могут возникать усталостные трещины, являющиеся наиболее частым видом повреждения судокорпусных конструкций [33] . Некоторые из таких трещин могут при неблагоприятных условиях приводить к хрупким разрушениям. Появление и развитие усталостных трещин увеличивает как затраты на ремонт, так и время, на которое судно выводится из эксплуатации.
Увеличение долговечности корпусных конструкций возможно путем снижения уровня номинальных напряжений, т.е. путем увеличения их прочностных характеристик, например, момента сопротивления. Однако этот путь связан с повышением затрат металла, строительной стоимости, ухудшением показателей работы судна и не га-

рантирует полного исчезновения усталостных трещин. Другой цуть увеличения долговечности корпусных конструкций заключается в повышении надежности узлов, путем применения конструкций, имеющих более низкие значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений, Составной частью этого метода является повышение качества изготовления и контроля сварных соединений. Этот путь связан также с увеличением затрат на постройку, усложнением технологических процессов, совершенствованием методов контроля исполнения.
Рациональное решение задачи может быть установлено только в результате технико-экономического анализа, учитывающего суммарные затраты на создание и эксплуатацию конструкций. Для такого анализа необходимо располагать обоснованными исходными данными, включающими затраты на изготовление конструктивных узлов различных типов, а также их работоспособности в эксплуатации.
В настоящей работе рассматривается только часть задач второй группы этого комплекса, а именно: оценка усталостной долговечности различных конструктивных узлов с учетом влияния основных случайных факторов. Причем, принимая во внимание случайную природу большинства факторов, исследование проводится с применением вероятностных методов.
Многие исследователи (Барабанов Н.В., Бойцов Г.В., Болотин В.В., Брикер A.C., Быструшкин Г.С., Гаврилов М.Н., Ерлов Н.Ф., Козаков В.А., Козляков В.В., Короткий Я.И., Максимаджи А.И., Пе-тинов С.В., Эпштейн M.H.,Mu.rr
*4 - фактическое число циклов I -ой амплитуды напряжений;
Л/; - разрушающее число циклов при стационарном нагружении с с -ой амплитудой напряжения.
Основным недостатком линейной гипотезы суммирования повреждений является то, что она не учитывает последовательность нагружения. Влияние последовательности нагрузок было выявлено экспериментальными исследованиями Коммерса [15] для двухрежимного нагружения. Рис. 1.7 иллюстрирует отклонение результатов испытаний от расчета по линейной гипотезе. Влияние отдельных перегрузок в основном сказывается в том, что они вызывают появление остаточных напряжений. В зависимости от того, сжимающие или растягивающие остаточные напряжения появились после перегрузки, долговечность может увеличиваться или уменьшаться [58] . При расчетах на усталостную прочность также пользуются нелинейной гипотезой суммирования повреждений, предложенной Кортеном и Доланом [65] , и гипотезой двухстадийного усталостного разрушения [5]
Нелинейная гипотеза суммирования повреждений записывается в
ввде Ь«)
С =Г
I N(6) ]
где Ь(<50 - некоторая функция напряжений в
Гипотеза двухстадийного усталостного разрушения заключается в том, что процесс накопления усталостных повреждений до появления трещин и процесс развития трещины рассматриваются как два линейных процесса, причем вторая стадия начинается только после завершения первой. Эти две гипотезы суммирования повреждений учитывают последовательность амплитуд нагружения и дают близкие результаты при сопоставлении с двухрежимным нагружением [15]. Однако и они не учитывают воздействие отдельных перегрузок