Исследование вероятностных закономерностей достижения предельных состояний элементов оборудования и трубопроводов АЭС во время их эксплуатации

• Автор: Кузьмичевский, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор существующих подходов и методов

1.1 Формально-статистические подходы

1.1.1 Простейшие модели

1.1.2 Марковские процессы

1.1.3 Метод Монте-Карло

1.1.4 Теория риска

1.2 Физико-статистический подход. Методики, использующие бездефектную модель конструкционного материала
1.2.1 Вероятность разрушения при случайном статическом нагружении. Методика А.Р. Ржаницына
1.2.2 Вероятности разрушения при циклическом нагружении, вызывающем усталость конструкционного материала
1.3 Физико-статистический подход с учетом дефектов и с использованием биномиального распределения
1.3.1 Основные закономерности поведения элементов конструкций с дефектами типа трещин
1.3.1.1 Дефектность оборудования и трубопроводов и результаты их неразрушающего контроля
1.3.1.2 Результаты исследования достоверности контроля, полученные по программе Р18С
1.3.1.3 Критический и допустимый размер дефекта
1.3.1.4 Оценка подрастания несплошности при циклическом нагружении
1.3.1.5 Рост несплошностей при статическом нагружении в условиях коррозионно-активной среды
1.3.2 Методика определения вероятности разрушения с использованием биномиального распределения
1.4 Выводы по первой главе
Глава 2. Разработка вероятностных методов оценки прочности
2.1 Разработка методики расчета вероятности достижения предельных состояний по критериям перехода сечения в пластическое состояние или достижения мембранными напряжениями величины предела прочности
2.1.1 Исходные положения
2.1.2 Алгоритм расчета и программное средство
2.1.3 Верификация программного средства
2.2 Разработка методики расчета вероятности достижения предельных состояний с учетом остаточной дефектности элементов оборудования и трубопроводов
2.2.1 Остаточная дефектность

2.2.1.1 Уравнения для количественной оценки остаточной дефектности материала конструкции
2.2.1.2 Оценка исходной дефектности, остаточной дефектности и выявляемое дефектов по результатам контроля
2.2.1.3 Достоверная и вероятностная части остаточной дефектности
2.2.2 Методика и алгоритм определения критических и допустимых дефектов в эксплуатации
2.2.3 Упрощенная методика определения вероятности разрушения
2.2.4 Совместное распределение трех независимых величин. Обобщенная методика
2.3 Программный комплекс ПН-1.1
2.4 Выводы по второй главе
Г лава 3. Исследование вероятностных закономерностей достижения предельных состояний элементов оборудования и трубопроводов АЭС во время их эксплуатации
3.1 Критерии прочности и нормативные коэффициенты запаса
3.1.1 Критерии прочности и коэффициент запаса при статическом нагружении в вязком состоянии
3.1.2 Критерии прочности и коэффициент запаса при циклическом нагружениибб
3.1.3 Критерии разрушения и коэффициент запаса при хрупком состоянии конструкций с трещинами
3.2 Выбор материалов для исследования
3.3 Исследование влияния статистических характеристик нагрузки и предела текучести на вероятность перехода сечения элемента конструкции в пластическое состояние
3.3.1 Построение кривой плотности распределения вероятности для предела текучести
3.3.2 Построение кривой плотности распределения вероятности для мембранного напряжения
3.3.3 Входные данные для расчетов
3.3.4 Исследование влияния размахов па^ и пк ^
3.3.5 Исследование влияния величины среднеквадратичного отклонения Яа при постоянной величине а т = [сг]
3.3.6 Исследование влияния величины среднеквадратичного отклонения 5^ при изменяющейся величине ат < [сг]
3.3.7 Исследование влияния среднеквадратичного отклонения Я 11р0 2 и среднего значения предела текучести Яр0 2 при постоянной величине ат = [сг] и
Я„т -э 0
3.3.8 Исследование влияния превышения ат величины [сг]

3.3.9 Исследование влияния отбраковки стали по критерию предела текучести на вероятность перехода сечения в пластическое состояние
3.3.10 Исследование влияния коэффициентов запаса прочности по пределу текучести на вероятность перехода сечения в пластическое состояние
3.3.11 Выводы по разделу 3.3
3.4 Исследование влияния статистических характеристик нагрузки и предела прочности на вероятность разрушения
3.4.1 Построение кривых плотностей распределения вероятностей для мембранного напряжения и предела прочности
3.4.2 Входные данные для расчетов
3.4.3 Исследование влияния величины среднеквадратичного отклонения 8а
при постоянной величине стт = [сг]
3.4.4 Исследование влияния величины среднеквадратичного отклонения 5 при изменяющейся величине ат < [сг]
3.4.5 Исследование влияния среднеквадратичного отклонения и среднего значения предела прочности Ет при постоянной величине ат =[ст] и

3.4.6 Выводы по разделу 3.4
3.5 Циклическое нагружение конструкции
3.5.1 Исследование влияния коэффициента запаса прочности по напряжению на вероятность разрушение при циклическом нагружении конструкции
3.5.2 Выводы по разделу 3.5
3.6 Расчет вероятности хрупкого разрушения в различных режимах эксплуатации
3.7 Исследование влияния характеристик неразрушающего контроля, разброса прочностных свойств и разброса напряжений на вероятность хрупкого разрушения
3.8 Выводы по третьей главе
Глава 4. Применение разработанных методов для решения практических
задач
4.1 Разработка норм дефектов СС23 патрубка Ду 1100 парогенератора ПГВ-440 реакторной установки ВВЭР-440
4.2 Расчет живучести цилиндров давления прессов для штамповки желзнодорожн ых колес 12
4.2.1 Исходные данные
4.2.2 Задача анализа
4.2.3 Расчетный анализ трещиностойкости (живучести), остаточного ресурса и условий безопасной эксплуатации
4.2.4 Выводы

p(k) = ju* exp [-yU0] / k! (i.3i)
где ju0 - математическое ожидание количества трещин в эталонной области (например, длина участка трубы).
Распределения критических размеров трещин FaKP(a, t) и F1kp(1, t) может определяться на основе различных критериев, например, двух критериев, используемых в работе [29] для теплообменных трубок парогенераторов:
1) возникновения коррозийного растрескивания под напряжением;
2) наступления предельного пластического состояния (вязкое разрушение).
При этом коэффициенты интенсивности напряжений для уравнения Пэриса
вычисляются через условно-упругие напряжения, а в условия возникновения коррозийного растрескивания под напряжением и возникновения пластического шарнира входят фактические напряжения.
Определение размеров течей в сосуде или трубопроводе давления при заданной длине и ориентации сквозной трещины приводится по двум способам: реалистический расчет и консервативный расчет. Реалистический расчет сводится к определению эквивалентной площади раскрытия берегов трещины по размерам сквозной трещины. Консервативный расчет проводится на основе консервативных предположений, что размеры отверстия равны размерам локальной зоны концентрации упругой энергии в окрестности трещины.
При выполнении анализа работоспособности однотипных элементов конструкций, например, теплообменных труб парогенераторов, предполагается, что количество поврежденных теплообменных труб могут быть описаны биноминальным распределением при условии, если теплообменные трубы находятся в одинаковых условиях воздействия режимов эксплуатации и среды второго контура и, если разрушение одной трубы не влияет на разрушение других труб. Если существует зависимость вероятности разрушения теплообменных труб от места их расположения, то для каждой группы теплообменных труб вероятность разрушения за промежуток времени t для i теплообменных труб из рассматриваемого количества n P^t) определяются по формуле:
Pp/(t) = Са(Р(Е)>[1 - P(t)]n_1 (1.32)