Влияние режима нагружения на усталостную долговечность элементов металлоконструкций

• Автор: Лядецкий, Илья Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 216 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИХ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

1.1. Анализ причин разрушения металлических конструкций.

1.2. Анализ современных норм расчета металлоконструкций,

работающих в условиях циклического нагружения

1.3. Анализ результатов дефектоскопии сварных швов

1.4. Анализ методов оценки циклической долговечности

элементов металлоконструкций на стадии распространения трещины

1.5. Анализ эмпирических моделей, предложенных для

оценки торможения роста усталостных трещин после воздействия растягивающих перегрузок.
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Методика исследования напряженного состояния в
окрестности вершины трещины при упругопластическом деформировании материала.
2.1.1. Статическое отнулевое нагружение
2.1.2. Циклическое нагружение разгрузка и повторное
нагружение
2.2. Методика определения коэффициента интенсивности
напряжений.
2.2.1. По полю напряжений
2.2.2. Метод К калибровки
2.2.3. Метод интеграла.
2.3. Методика проведения усталостных испытаний.
2.3.1. Образцы для испытаний.
2.3.2. Выбор сталей
2.3.3. Механические характеристики сталей ВСтЗсп и Г2С.
2.3.4. Испытания образцов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Исследование кинетики напряженного состояния
материала в вершине трещины при однократном и циклическом нагружениях
3.1.1. Статическое нагружение
3.1.2. Циклическое нагружение
3.2. Исследование развития пластических деформаций в
вершине трещины при однократном и циклическом нагружениях.
3.2.1. Статическое нагружение.
3.2.2. Циклическое нагружение.
3.3. Модель РУТ при стабильном гармоническом
нагружении
3.4. Исследования влияния перегрузки на кинетику роста
усталостных трещин
3.4.1. Влияние уровня перегрузки на скорость развития усталостных трещин.
3.4.2. Влияние величины разгрузки после воздействия перегрузки на кинетику роста усталостных
трещин.
3.5. Основные результаты и выводы по главе
Глава 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНОЙ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОМ НАГРУЖЕНИИ
4.1. Общие замечания.
4.2. Расчетноэкспериментальная методика оценки усталостной долговечности соединений элементов металлических конструкций
4.2.1. Общие положения
4.2.2. Схематизация процесса нагружения металлических конструкций.
4.2.3. Методика расчета.
4.3. Пример расчета
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Причиной разрушения сварных металлоконструкций, воспринимающих циклические нагрузки, как правило, является наличие в сечениях элементов трещин усталости, зародившихся в процессе эксплуатации от дефектов сварки, расположенных в зонах конструктивной концентрации напряжений. Следовательно, возможность разрушения металлических конструкций, работающих в условиях циклического нагружения, требует проведения расчета долговечности метатлических конструкций. В процессе эксплуатации строительные металлоконструкции, воспринимают периодически повторяющиеся и непрерывно изменяющиеся во времени нагрузки, которые весьма разнообразны по величине, повторяемости и характеру воздействия на отдельные элементы конструкций. В зависимости от вида конструкции, ее функционального назначения наличие переменной компоненты нагружения может быть обусловлено различными причинами. В металлических конструкциях сооружений башенного типа, например, она определяется, как правило, ветровым воздействием, в морских глубоководных стационарных и передвижных платформах - морским волнением, в пролетных строениях железнодорожных и автомобильных мостов - движением транспорта, в резервуарах, газгольдерах, сосудах давления - изменениями уровня и давления хранимого или транспортируемого продукта. Следует отметить, что при одной и той же нагрузке характер изменения напряжений в разных элементах конструкции может быть различным. Это связано главным образом с особенностями передачи нагрузки на конструкцию и взаимным влиянием элементов при наличии связей между ними. Поэтому, для оценки сопротивления усталостному разрушению необходимо иметь не только достаточно полную информацию о действующих переменных нагрузках, но и правильно оценивать реакцию отдельных элементов конструкции на эти нагрузки. Таким образом, режим нагружения расчетного сечения должен определяться величиной, повторяемостью и законом изменения переменных напряжений в элементе конструкции, содержащем это сечение. V - коэффициент, определяемый по табл. Метод расчета долговечности строительных конструкций, разработанный в ЦНИИПСК им. Мельникова [], основан на использовании линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений. Фактическое нерегулярное нагружение в данном методе сводится к блочному нагружению. Один блок нагружения состоит из к ступеней, каждой из которых соответствует амплитуда напряжений (Tai и число циклов повторения этой амплитуды в блоке v/(T, /' = 1,2, . При числе блоков нагружения Я за всю наработку до разрушения конструкции число циклов повторения амплитуды напряжений сгш- составляет Я/ = AviG. Если число циклов до разрушения по кривой усталости при равно Ni, то при этой амплитуде деталь отработает долю своего ресурса равную я, / N,. Разрушение элемента металлоконструкции при блочном нагружении наступит в том случае, когда сумма указанных значений относительных долговечностей станет равной единицы. Ni - число циклов до разрушения по кривой усталости при <т, к - число ступеней нагружения. Анализируя метод расчета долговечности элементов строительных конструкций, разработанный в ЦНИИПСК им. Однако как показывает анализ аварий металлических конструкций (п. Информацией о начальном размере трещиноподобного дефекта могут служить данные дефектоскопии сварных соединений. Поэтому далее рассмотрен анализ опубликованных результатов дефектоскопии сварных швов. Обследования сооружений и выборочный дефектоскопический контроль в процессе производства показывают, что в сварных соединениях, как правило, присутствуют технологические дефекты - непровары, подрезы, поры, неметаллические включения и т. При этом их размеры часто превышают размеры, установленные нормами []. Требование отсутствия дефектов для строительных металлических конструкций не всегда экономически оправдано. Так, например, % производственных мощностей некоторых турбинных заводов отведены для вырубки и ремонта участков сварных швов с дефектами, размеры которых превышают нормативные. Однако, вырубка дефектных мест с последующей заваркой приводит к дополнительным остаточным напряжениям и не гарантирует в отремонтированном участке шва отсутствие дефектов.