Рациональные конструктивно-технологические формы элементов усиления листовых конструкций

• Автор: Мельников, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 303 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРОБЛЕМА УСИЛЕНИЯ СВАРНЫХ ЛИСТОВЫХ

КОНСТРУКЦИЙ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ЦИКЛИЧЕСКИМ, ДИНАМИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

1.1 Анализ отказов и разрушений листовых конструкций.

1.2 Анализ факторов хрупкого и усталостного разрушения .

1.3 Оценка хрупкой и усталостной прочности элементов стальных конструкций

1.3.1 Теоретические основы вязкого и хрупкого квазихрупкогоразрушения при статической нагрузке

1.3.2 Теоретические основы усталостного разрушения

1.3.3 Теоретические основы механики разрушений

1.3.4 Оценка концентрации напряжений

1.4 Цели и задачи исследования 4
Глава 2. АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ И
СПОСОБОВ ИХ УСИЛЕНИЙ .
2.1 Характерные дефекты и разрушения, наблюдаемые в листовых металлоконструкциях .
2.2 Анализ развития усталостных трещин в листовых металлоконструкциях.
2.3 Анализ способов усилений листовых конструкций.
2.4 Выводы по 2 главе .
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛОВ УСИЛЕНИЯ ЛИСТОВЫХ
КОНСТРУКЦИЙ.
3 .1 Решение конечноэлементных моделей элементов
усиления листовых конструкций в упругой стадии работы материала .
3.1.1 Задачи машинного эксперимента .
3.1.2 Структура моделей .
3.1.3 Обработка результатов расчета моделей в
упругой стадии работы материала .
3.1.4 Анализ результатов расчета моделей в упругой
стадии работы материала .
3.2 Анализ напряженнодеформированного состояния
узлов стальных конструкций при билинейной работе материала.
3.2.1 Задачи машинного эксперимента .
3.2.2 Структура моделей .
3.2.2 Анализ результатов расчета моделей при
билинейной работе материала
3.3 Выводы к главе 3
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ УСИЛЕНИИ КОНСТРУКЦИЙ .
4.1 Задачи эксперимента, выбор образцов .
4.2 Методика лабораторных испытаний .
4.3 Результаты испытаний.
4.3.1 Исследование деформированного состояния соединений при сборке и скручивании образцов
4.3.2 Результаты предварительных испытаний при
повторных нагрузках .
4.3.3 Результаты экспериментальной проверки несущей способности фрикционных соединений .
4.3.4 Результаты обработки сканированных изображений контактных поверхностей фрикционных соединений .
4.4 Построение конечноэлементной модели работы фрикционных соединений по результатам лабораторного эксперимента .
4.5 Экспериментальных проверочные исследования распространения трещин и методов их торможения при помощи накладок установленных на
высокопрочных болтах.
4.5.1 Задачи исследования, выбор образцов
4.5.2 Методика лабораторных испытаний
4.5.3 Результаты испытаний .
4.5.3.1 Испытание несимметричных образцов
4.5.3.2 Испытание симметричных образцов
4.6 Выводы к главе 4
Глава 5. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ .
5.1 Методика проверки и подбора элементов усиления листовых элементов подверженных циклическим нагрузкам.
5.2 Методика проверки и подбора элементов усиления листовых элементов подверженных циклическим нагрузкам 2
5.3 Основные по работе .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Основными характеристикам материала в рамках классической теории являются пределы текучести при касательных тт, нормальных напряжениях тт и сопротивление отрыву . С учетом этих характеристик в зависимости от напряженнодеформированного состояния элемента конструкции, скорости деформирования и температуры, возможна реализация условий хрупкого, квазихрупкого или вязкого разрушений. На рис. Давиденкова, позволяющая объяснить условия реализации того или иного вида разрушения в зависимости от условия деформирования. Обоснование условия перехода от вязкого разрушения к хрупкому, в зависимости от температуры и напряженного состояния, впервые было сделано академиком А. Ф. Иоффе. На рис. Г,г ,7Ло, 1. V0. У а2 сг . Точка пересечения кривых сг1Г и рис. Дальнейшим развитием классической теории представляется объединенная теория прочности, предложенная Давиденковым и Я. Б. щ Фридманом. С помощью диаграммы рис. Рис. Стадии хрупкого разрушения и области действия теорий хрупкого разрушения. I подготовка к зарождению трещины II стадия развития трещины III стадия разрушения. Тсг. О Тсг. Тег. Рис. Рис. Схема механического состояния по Н. Н. Давиденкову у относительное сужение в изломе сопротивление хрупкому разрушению сопротивление вязкому разрушению. Разруш. Рис. Диаграмма механического состояния стали при комнатной температуре сплошная линия и низкой температуре пунктир 1 сжатие 2 кручение 3 одноосное растяжение 4 многоосное растяжение. Теории классического направления легли в основу инженерных методов расчета хрупкой прочности стальных элементов. Существенный недостаток классической теории связан с отсутствием возможности учета многостадийности развития разрушения. Дислокационная теория описывает этап появления и накопления повреждений в кристаллической решетке материала, а также объясняет существенное отличие реальной прочности кристаллических материалов от теоретических значений наличием дислокаций, которые играют основную роль в процессе пластического течения рис. Из теории дислокации вытекают физические основы факторов хрупкого и усталостного разрушения. Но, к сожалению, она мало применима для инженерных расчетов изза значительной степени идеализации процессов происходящих в поликристаллических материалах. Что не позволяет удовлетворительно предсказывать условия распространения трещин. Основоположниками дислокационной теории, по праву считаются Г. Тейлор, Е. Орован, М. Поляни , , , 4, 6 . Энергетическая теория хрупкого разрушения описывает условия продвижения образовавшейся трещины с позиции накопленной потенциальной энергии упругой деформации ПЭУД имеющейся в объемах в окрестностях трещины. Основоположником энергетической теории хрупкого разрушения является А. Гриффитс. Согласно этой теории трещина будет расти, если высвобождающейся ПЭУД будет достаточно для образования свободных поверхностей рис. IVЕ 2лг2сг. В связи с тем, что в вершинах трещин в металле при нормальных условиях возникает пластическая деформация, работа ур, затраченная на пластическое деформирование, отнесенная к площади поверхности трещины, оказывается в сотни раз больше, чем удельная энергия поверхностного натяжения. Таким образом, энергетический критерий можно применять только в пределах упругой работы материала. Эта концепция была развита учеными Дж. Си, I. Жильмо, Ивановой , , 5 . Ее основная идея состоит в определении плотности энергии деформации в локальном объеме, при критическом значении которой происходит разрушение. Критическую плотность энергии деформации можно представить в виде плотности энергии изменения объема дилатации и плотности изменения формы дисторсии. Дилатация отвечает за образование поперечных микротрещин относительно действующих нормальных растягивающих напряжений. В то время как дисторсия отвечает за образование разрушений в направлении действия максимальных касательных напряжений. Уф0 . Кт 0Уф 0. При значении 0. IV 0. У0ш. ЬЬ. Для плоского напряженного состояния с учетом закона Гука выражение 1. Для плоской деформации выражение принимает вид
, Т2 ЯТ,СГ Для плоского напряженного состояния из выражения 1. В то время как для плоской деформации 1. И 0.