Осесимметричное упругопластическое деформирование многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести

• Автор: Поливанов, Анатолий Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Глава 1. Упругопластическое деформирование элементов твердого тела с учетом повреждаемости материала при ползучести.
Состояние вопроса и постановка задачи
1.1. Анализ моделей учета повреждаемости материала при ползучести
1.2. Напряженно - деформированное состояние осесимметричных оболочек вращения с учетом и без учета повреждаемости материала при ползучести
1.3. Постановка задачи исследований
Глава 2. Основные уравнения осесимметричного уаругопластического деформирования многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести
2.1 Статические и геометрические уравнения теории тонких оболочек вращения
2.2. Определяющие уравнения
2.3. Кинетическое уравнение повреждаемости материала при ползучести
2.4. Сопоставительный анализ и выбор критериев длительной прочности
Краткие выводы
Глава 3. Определение осесимметричного упругопластического напряженно - деформированного состояния многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести
3.1. Разрешающие уравнения
3.2. Граничные условия
3.3. Выбор алгоритма решения задачи
3.4. Построение кривых мгновенного деформирования, ползучести и длительной прочности
3.4.1. Построение кривых мгновенного деформирования
3.4.2. Построение кривых ползучести

3.4.3. Построение диаграмм длительной прочности
Краткие выводы
Глава 4. Расчет осесимметричного упругопластического напряженно -деформированного состояния многослойных сферических и конических оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести
4.1. Упругопластическое напряженно -деформированное состояние вращающейся многослойной конической оболочки переменной жесткости (покрывающий диск газовой турбины)
4.2. Ползучесть и разрушение однослойной и многослойной сферической оболочки, ослабленной круговым отверстием,
под действием внутреннего давления
4.2.1. Исследование влияния толщины оболочки
на ее длительную прочность
4.2.2. Исследование зависимости времени локального
разрушения от величины внутреннего давления оболочки
4.2.3. Анализ кинетики изменения напряженного
состояния сферических оболочек
Краткие выводы
Глава 5. Расчет осесимметричного упругопластического напряженно -деформированного состояния многослойных оболочек вращения со сложной формой меридиана и с учетом повреждаемости материала при ползучести
5.1. Термовязкоупругопластическое напряженно - деформированное однослойного и многослойного сосуда давления
5.2. Упругопластическое напряженно - деформированное состояние однослойного и многослойного линзового компенсатора осевых перемещений
5.2.1. Определение максимальной компенсирующей
способности и распределение пластических деформаций
5.2.2. Определение времени разрушения компенсатора
вследствие температурной ползучести
Краткие выводы
Заключение
Библиографический список
В настоящее время в энергетической, химической промышленности и в авиакосмической технике широко применяются элементы конструкций, выполненные в виде тонких оболочек вращения и подвергающиеся в процессе эксплуатации неравномерному нагреву и воздействию различного рода силовых нагрузок. При совместном действии тепловых и силовых факторов в этих конструкциях, в местах концентрации напряжений, могут возникать зоны пластичности и интенсивно развиваться деформации ползучести. Наличие необратимых деформаций приводит к перераспределению напряжений, а в условиях ползучести напряженно -деформированное состояние конструкций может существенно изменяться с течением времени, даже при постоянной температуре и внешней нагрузке. Развитие деформации ползучести сопровождается накоплением повреждений в материале в виде микропор и микротрещин. Этот процесс, проявляющийся в снижении прочностных свойств материала, протекает скрытно и в конечном итоге может привести к разрушению соответствующих элементов конструкций. Поэтому для разработки и проектирования подобных конструкций необходима достоверная информация об изменении их напряженно — деформированного состояния с учетом всех вышеперечисленных факторов. Кроме того, достаточно важными являются задачи прогнозирования поведения таких конструкций в условиях перегрузок, а также оценки остаточного ресурса уже эксплуатируемых конструкций. Для достоверной оценки несущей способности таких конструкций и определения остаточного их ресурса необходимо учитывать совокупность факторов, влияющих на прочность: перераспределение напряжений в конструкции вследствие развития пластических деформаций и деформаций ползучести, накопление повреждений и изме-

щин на стыках зерен, а также связанное с образованием микропор и микротрещин.
Первый тип разрушения, называемый также вязким, имеет место при интенсивностях напряжениях <т; = 5л/3, существенно больших предела текучести и малом времени нагружения. Второй тип разрушения, называемый хрупким, наоборот, происходит при длительном нагружении и малых напряжениях, обычно в пределах упругой работы материала [114]. При этом экспериментально установлено, что при вязком разрушении определяющее значение имеет интенсивность касательных напряжений, а при хрупком - уровень действующих нормальных напряжений.
В реальных материалах в процессе ползучести имеют место оба типа разрушения, и преобладающим но в зависимости от величины нагрузки и продолжительности ее действия, преобладающим является тот или иной тип [87].
Таким образом, можно связать каждый из критериев длительной прочности (2.29) - (2.34) с соответствующим видом разрушения. [45]. Критерии (2.29) и (2.30) представляют собой два возможных предельных вида разрушения - межзеренное и внутризеренное. Критерий Сдобырева (2.31) предполагает, что оба эти вида разрушения развиваются одновременно и имеют одинаковый вклад в общий процесс разрушения. А обобщенные критерии (2.32), (2.33) и (2.34), представляющие собой комбинацию величин а и ег„ позволяют в зависимости от механических характеристик материалов в каждом конкретном случае уточнять долю участия отдельных видов разрушения в общем процессе разрушения элементов твердого тела.
Таким образом, для достоверного описания процесса накопления повреждений в материале оболочки при ползучести в условиях сложного напряженного состояния следует выбирать критерий длительной прочности, соответствующий преобладающему в данный момент типу разрушения. Границы перехода между видами разрушения обычно определяются по диаграммам длительной прочности, построенным в двойных логарифмических координатах по результатам испытаний на длительную прочность при нескольких ви-