Розрахунково-експериментальне визначення напружень і прогнозування залишкового ресурсу оболонкових машинобудівних конструкцій зі зварними з’єднаннями
Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету "Львівська політехніка"
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Розрахунково-експериментальне визначення напружень і прогнозування залишкового ресурсу оболонкових машинобудівних конструкцій зі зварними з’єднаннями
Расчетно-экспериментальное определение напряжений и прогнозирование остаточного ресурса оболочковых машиностроительных конструкций со сварными соединениями Calculation and experimental determination of stresses and residual life prediction of shell engineering structures with welded joints |
|
| Creator |
Пороховський, Юрій Васильович
|
|
| Subject |
оболонкова машинобудівна конструкція
зварний шов залишкові напруження теорія оболонок коефіцієнт запасу міцності довговічність оболочковая машиностроительная конструкция сварной шов остаточные напряжения теория оболочек коэффициент запаса прочности долговечность engineering design welded seam residual stress theory of shells a safety factor of strength durability of construction |
|
| Description |
Дисертацію присвячено розвиткові розрахунково-експериментального методу визначення залишкових напружень у зонах багатошарових кільцевих швів оболонкових машинобудівних конструкцій і оцінювання їх впливу на довговічність зварних з’єднань за наявності гострокінцевих дефектів типу тріщин при дії циклічних навантажень. У рамках уточненої теорії оболонок побудовано математичну модель і програмне забезпечення для визначення компонентів напруженого стану з урахуванням розподілу залишкових несумісних деформацій, локалізованих біля зварного шва, для однотовщинних, різнотовщинних та кусково-однорідних циліндричних оболонок. Проведено порівняння отриманих результатів з аналогічними результатами обчисленими за класичною теорією оболонок Кірхгофа–Лява. Використавши математичну модель розкриття тріщини і концепцію ефективного розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень, отримано розрахункову модель для врахування впливу залишкових напружень на втомне руйнування при циклічному навантаженні. Оцінено вплив залишкових напружень на довговічність зварного з’єднання з дефектами типу тріщин у зоні зварного шва під дією експлуатаційного навантаження. Диссертация посвящена развитию расчетно-експериментального метода определения остаточных напряжений в зонах многослойных кольцевых швов машиностроительных конструкций оболочечного типа и оценке их влияния на долговечность сварных соединений при наличии дефектов типа трещин под действием переменных нагрузок. В рамках теории оболочек с конечной жесткостью на сдвиг в направлении нормали к срединной поверхности оболочки, разработана математическая модель для определения компонент тензора технологических остаточных напряжений с учетом двумерного распределения несовместных остаточных деформаций, локализированных возле шва сварного соединения. Модель базируется на решении обратных задач теории оболочек с остаточными деформациями и использовании экспериментальной информации об усредненных характеристиках напряженного состояния, которую можно получить экспериментальными методами. Получены выражения для окружных, осевых и сдвиговых напряжений в конструкции с учетом локальных остаточных деформаций в зоне сварного шва, распределение которых аппроксимировано тензорными полиномиальными функциями с определенным количеством произвольных параметров. На основании решения прямой задачи для различных вариантов соединения (две цилиндрические оболочки одинаковой толщины, разнотолщинные оболочки и кусочно-однородные сварные соединения) проанализировано влияние ширины зоны сварочных деформаций и их изменения вдоль и по толщине трубы на напряженное состояние в зоне сварного соединения. Проведен сравнительный анализ результатов полученных по уточненной теории оболочек и классической теории оболочек Кирхгофа–Лява. Показано эффективность использования уточненной теории оболочек. Установлено, что увеличение перепада окружных деформаций по толщине трубы обусловливает незначительное увеличение окружных напряжений на ее внешней поверхности и приводит к существенному уменьшению растягивающих окружных и осевых напряжений на внутренней и сжимающих на внешней поверхностях трубы. С увеличением окружных остаточных деформаций и их градиентов вдоль трубы максимальные растягивающие окружные и осевые напряжения на ее внутренней поверхности возрастают почти пропорционально приращениям максимальных деформаций. Уменьшение ширины зоны осевых деформаций, при 20 фиксированной ширине зоны окружных, несущественно влияет на величину и распределение окружных остаточных напряжений на поверхностях оболочки и может обусловить значительное возрастание осевых напряжений на внутренней поверхности трубы в зоне сварного шва. С использованием математической модели раскрытия трещины и концепции эффективного размаха коэффициента интенсивности напряжений в зоне сварного соединения при циклическом нагружении разработана расчетная модель для определения влияния остаточных напряжений на скорость распространения осевой поверхностной трещины в конструкции. Оценено влияние остаточных напряжений на долговечность конструкции с осевой полуэллиптической трещиной в зоне сварного шва под воздействием циклически пульсирующего внутреннего давления. Установлено, что остаточные напряжения, вычисленные по уточненной теории оболочек дают возможность продлить до 7,2% долговечность эксплуатации сварных конструкций. The dissertation develops calculation-experimental method of determining residual stresses in zone of multi-layer circumferential welding beads of shell engineering structures and estimation of their influences on the durability of welding joints with cracks under cyclic loads. Within the refined theory of shells, a mathematic model and software for determining components of stress state with taking into account the plastic deformation distribution localized near the welding bead for one-thickness, different-thickness and piecewise-homogeneous cylindrical shells. A comparison of the results with the results calculated by the classical theory of Kirchhoff-Love theory of shells. Having used crack disclosure mathematical model and the concept of effective amplitude of stress intensity factor, a calculational model for taking into account the influence of residual stresses on fatigue fracture under cyclic load is obtained. The influence of residual stresses on welding joint durability of a weld with an axial surface defect under workload is estimated. |
|
| Date |
2012-06-25T14:38:28Z
2012-06-25T14:38:28Z 2012 |
|
| Type |
Autoreferat
|
|
| Identifier |
Пороховський Ю. В. Розрахунково-експериментальне визначення напружень і прогнозування залишкового ресурсу оболонкових машинобудівних конструкцій зі зварними з’єднаннями : автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 05.02.02 – машинознавство / Юрій Васильович Пороховський ; Національний університет "Львівська політехніка". - Львів, 2012. - 24 с.
http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/13374 |
|
| Language |
ua
|
|
| Publisher |
Національний університет "Львівська політехніка"
|
|