Температурные напряжения в деталях, ослабленных отверстиями и вырезами различной формы

• Автор: Иванов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с.

Оглавление
Введение
Глава 1. Определение напряженного состояния изделий, имеющих форму тонкостенных оболочек
1.1. О возможности сведения температурной задачи теории оболочек к силовой
1.2. Методы решения термоупругой задачи для оболочек с отверстиями
1.3. Области применения различных способов анализа напряженного состояния
1.4. Температурные напряжения при локальном нагреве оболочек с отверстиями
1.5. Термоупругое состояние цилиндрической оболочки с узким аксиальным отверстием
1.6. Уровень температурных напряжений в защитном экране
1.7. Методика измерений на оболочках-моделях
1.8. Автоматизация экспериментального моделирования температурных напряжений в деталях машин и элементах конструкций при различных видах нагрева
Глава 2.Экспериментальное определение напряженного состояния изделий различной формы и толщины
2.1. Методы анализа напряженного состояния изделий сложного формы
2. 2. Напряжения, обусловленные стационарными полями температур в тепловыделяющем цилиндре с вырезами
2.3. Обобщение аналогового метода (плаопиночной аналогии) на многосвязные области
2.4. Обобщение пластиночной аналогии на задачи о термонапряженном состоянии в телах, обладающих анизотропией
2.5. Пластиночная аналогия для ортотропных многосвязных областей
2.6. Основные особенности экспериментального определения температурных напряжений в изделиях с помощью изотермических моделей
2.7. Особенности рассматриваемых деталей и элементов конструкций

2.8. Определение температурных напряжений в полых элементах крестообразных бетонных элементах конструкций с симметрично расположенными отверстиями сложной геометрии
2.9. Определение технологических температурных напряжений в цилиндрических прямоугольных отливках из бакора, ослабленных отверстиями и вырезами различной формы (квадрат, круг, эллипс, тонкий эллиптический вырез)
2.10. Особенности температурного напряжения состояния в элементах конструкций, имеющих сопряжение материалов различной жесткости
2.11. Моделирование термонапряженного состояния цилиндрических образцов с переменным модулем упругости
Глава 3. Определение коэффициентов интенсивности напряжений
(КИН) на основе пластиночной аналогии задачи термоупругости
3.1. Элементы теории трещин
3.2. Методика определения кин с применением пластичной аналогии
Литература
Введение

На протяжении всего человеческого развития человечества и производимых им архитектурных ансамблей, различных видов стекла, летательных аппаратов, литейного производства и т.д. приходилось ставить вопрос о надежности, долговечности, прочности и повышения качества производимых изделий. Все это способствовало развитию исследований в области изучения напряженного состояния деталей, изделий, а также в целом создаваемых аппаратов и конструкций
Чисто теоретическое решение задачи - определение температурных напряжений для оболочечных и призматических деталей, а также тепловыделяющих стержней сложной формы с учетом вырезов различной геометрии, требует применения сложного математического аппарата.
Экспериментальное определение температурных напряжений в реакторных элементах конструкции методом тензометрии в эксплуатационных условиях в настоящее время неосуществимо по следующим причинам:
- отсутствие проволоки, для тензодатчиков сопротивления имеющей стабильное сопротивление в условиях длительного пребывания при повышенной температуре (500-800)°С и выше;
- отсутствие клеев, работающих при высоких температурах выше I = 500°С;
- отсутствие малобазных датчиков сопротивления порядка 1ч-1,5 мм.
Задачей представленной диссертации является развитие
экспериментальной методики определения температурного напряженного состояния в малогабаритных стержней типа ТВЭЛ, поперечное сечение которых есть сложная область, как односвязная, так и многосвязная, на моделях-пластинах, работающих при комнатных температурах.
Часто, когда теоретическое решение задачи представляет собой большую сложность, применяют методы аналогий, которые основаны на совпадение дифференциальных уравнений, описывающих реальные физические процессы.

Неконтактные методы измерения сложны и дороги, а при высоких температурах дают большую погрешность. Как видно из анализа литературы наиболее доступными методами, обеспечивающими достаточную степень точности определения термомеханического состояния оболочек при высоких температурах, являются аналоговые методы. Наиболее перспективным, позволяющим охватить широкий класс термомеханических задач, является расчетно-экспериментальный метод, опирающийся на принцип статикогеометрической аналогии в теории пластин и оболочек [32, 37-42, 88, 108]. Статико-геометрическая аналогия для термоупругой задачи следует из симметрии систем уравнений термоупругой и статической задач теории оболочек. Существует взаимно однозначное соответствие, согласно которому, при замене компонент усилий и деформаций термоупругой задачи на соответствующие им компоненты статической, одна система уравнений переходит в другую и наоборот. Рассматривают напряженно-деформированное состояние оболочки с внешней поверхностной нагрузкой, определяемой заданным температурным полем, которая характеризует степень несовместности чисто тепловой деформации срединной поверхности. При этом граничные условия, соответствующие свободному краю, переходят в условия жесткого защемления и наоборот. Предложен расчетноэкспериментальный метод, основанный на статико-геометрической аналогии. Модельная оболочка, соответствующая реальной, подвергается статической нагрузке пересчитываемой по температурной. Замена реальной оболочки, работающей при высоких температурах, моделью позволяет исследовать тремонапряженное состояние на изотермических оболочках при температурах 20°С. По измеренным на модели деформациям рассчитывают значения температурных напряжений, соответствующие температурным напряжениям, возникающим в реальных оболочках при высокотемпературном нагреве. При этом погрешность результатов достигает 10-15%, при значении коэффициента Пуассона V от 0,10 до 0,33 ,а для керамических материалов, при V от 0,05 до 0,10, не превышает 5%. В сложных случаях, когда оболочка подвергается