12.Оценка ресурса опасных конструкций по критериям механики деформирования

Механика деформирования и разрушения (МДР) является разделом мех.деформируемого тела, она изучает закономерности упругого и неупругого поведения тел, условия образования и развития трещин для различных условий нагружения и аварийных ситуаций.

На основе МТР осущ-ся поверочные расчеты, расчеты несущей способности, ресурса (срок службы) суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта, до перехода в предельное состояние), живучести (св-во объекта противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе тех. обслуживания и ремонта, или св-во объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, непредусмотренных условиями эксплуатации, или св-ва объекта сохранять ограниченную работоспособность при наличии дефектов или повреждений опред. вида, а при отказе некоторых компонентов) и без. элементов конструкции.

Методы оценки ресурса опасных конструкций:

контроль кольцевых, сварных соединений методом ультразвуковой дефектоскопии: контроль с целью выявления в сварных швах трещин, непроваров, не спалавлений, шлаковых включений и газовых пор.

ультразвуковая толщинометрия,

контроль твердости металла

контроль кольцевых швов методом магнитной память металла (выявлением в сварных соединениях зон концентраций напряжений, являющиеся потенциально опасными местами конструкции)

металлографический,

Характеристики разрушения существенно зависят от уровня циклических деформаций и режима нагружения. Если осущ. жесткое нагружения (е_a=const)-полная амплитуда циклич. деф.), то при уменьшении размаха упругопластических деформаций число циклов до разрушения будет увеличиваться. полная амплитуда цикл. деф. складывается из амплитуды упруг. деф и ампл. пласт деформ.

е_а=е_ае+е_ар,

Для пластических составляющих деформации е_ар соблюдается закон Коффина-Менсона

,1

где m_р- характеристика материала (для сталей =0,5 при напряжении<700 МПа и линейно возрастает до 0,6 при увеличении напр. до 1200 МПа)

С_р-характеристика материала, выражаемая через разрушающую деформацию

Условию 1 удовлетвор. статистические испытания до разрушения, если принять что стат. разрушение осуществ за N=1/4 цикла.

Ур-ие кривой усталости:

Схема кривой усталости в деформациях

13. Оценка ресурса конструкции по состоянию на стадии живучести

Св-во объекта противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной сис-ме тех. обслуживания и ремонта, или св-во объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, непредусмотренных условиями эксплуатации, при наличии дефектов или повреждений опред. вида, при отказе некоторых компонентов

14. Критерии и виды разрушений материалов и конструкции

При наличии в телах трещин, как в случае однородного, так и в случае неоднородного состояния, используются три группы критериев разрушения: силовые, деформационные, энергетические.

При этом возникающие разрушения в зависимости от свойств материала и условий нагружения делаться на три группы: хрупкие, квазихрупкие, вязкие.

Рассмотрим пластину с центр. трещиной при действии на нее нагрузки Р(рис14).в области вершины трещины – ряд особенностей: наличие зоны пластичности, которая при увеличении нагрузки Р продвигается на величину l как единое целое с вершиной трещины, при этом происходит изм-ие формы и раз-ров. Зав-ть этих пар-ров от внешней нагрузки Р наз-ся диаграммой разрушении(рис15)

Ококнчат.разрушение может произойти на любой из точек на кривой ОАВС.

ОА – участок хрупких разрушений. Норм. Напр-ия ниже предела текучести, зона пластич. деформир-ия локализована r_T1. Трещина развивается с высокой скоростью(1200-1500 м/с).разрушение описывается критериями линейной механики разрушения(ЛМР). Пов-ть разрушения кристаллич.Трещина не останавливается.

АВ – квазихрупкое разрушение. 0,9_Т, r_T-1; V=8001500 м/с, F_B=0(5060)%. Трещина не останавливается, практ.деформации могут возникать по всему опасному сечению.для расчетов – Ур-ия Нелин.механик разрушения.

ВС – вязкое разрушение. _Т, r_T-В, F_B=5060%. V=0600 м/сзависит от скорости нагружения.Пласт.деф-ии по всему V тела. Трещина останавливается, если прекратить нагружение (на ОА и АВ не останавливается трещина).Вязкое разрушение опис-ся Нелин.механикой

Т.о. в обл-ти хрупкого разрушения можно успешно исп-ть ЛМР. В области АВ исп-ть ЛМР с рядом допущений и в обл-ти ВС ЛМ теряет смысл.

90% всех расчетов на прочность проводят для упругой обл-ти ОА. В нек.случаях АВ за пределом текучести.в крайних случаях при расчете по предел.сост-ию расс и участок ВС.

Рис. 14. Схема деформирования пластины с трещиной: L - общая деформация; r_T- размер пластической зоны; - раскрытие в вершине трещины; 1 - приращение длины трещины; e max^— максимальная деформация в вершине трещины.