Запис Детальніше

Оцінювання впливу залишкових напружень на втомне руйнування і залишковий ресурс оболонкових конструкцій з кільцевими зварними з’єднаннями

CUNTUR

Переглянути архів Інформація
 
 
Поле Співвідношення
 
Title Оцінювання впливу залишкових напружень на втомне руйнування і залишковий ресурс оболонкових конструкцій з кільцевими зварними з’єднаннями
Estimation of influence of residual stresses on fatigue fracture and residual resource of shell structures with a ring welded joint
 
Creator Пороховський, Василь Володимирович
Пороховський, Юрій Василович
Залуцький, Юрій Володимирович
Porokhovskyi, V.
Porokhovskyi, Yu.
Zalutskyi, Yu.
 
Subject залишкові напруження
зварний шов
втомне руйнування
поверхнева тріщина
довговічність конструкції
коефіцієнт інтенсивності напружень
welded stresses
welded joint
fatigue fracture
surface crack
structure durability
stress intensity factor
539.3
 
Description У рамках концепції ефективного розмаху КІН з урахуванням величини закриття тріщини оцінено вплив залишкових напружень на довговічність ділянки трубопроводу із зовнішньою поверхневою тріщиною у зварному шві. Отримано систему двох нелінійних диференціальних рівнянь для визначення зміни геометричних параметрів тріщини в процесі зміни числа циклів навантаження з урахуванням дії залишкових напружень. На цій основі для конкретного зварного з’єднання досліджено величину глибини тріщини і відношення її довжини до глибини для різного числа циклів і різних рівнів залишкових напружень. Побудовано діаграми для визначення критичного числа циклів навантаження внутрішнім тиском для довільних рівнів усереднених по поверхні тріщини кільцевих залишкових напружень.
Geometric inhomogeneities, especially in the firm of pointed crack-like type defects can
influence essentially the strength and durability of metal structures. Therefore, detection and measurement of
such defects without violation the structures integrity, identification of their shape and sizes is one of the basic
problems. The procedure of schematization the detected defects by defects of canonic shape, which are
convenient to describe in corresponding mathematical models, is important in identification of defects for
subsequent utilization of its results to estimate the resource of secure operation of shell machine-building
structures. For pointe defects the cracks of semi-elliptical and throng cracks are the most conservative
schematization.
The work studies a linear part of the shell under internal pressure p with welded joint with internal
surface defect in a ring field joint, which, according to the normative documents, is modeled by a longitudinal
surface semi-elliptical cracks with semi-axes a and c in a circular cylinder. The location of arbitrary point on
the crack contour is given by the angle φ ( 0 ≤ φ ≤ π ).
The durability (residual resource) of operation of welded shell structures depends on the fatigue crack
growth rate caused by external loads and residual stresses, which, in turn induce the stress intensity factors.
Therefore, the work studies the fatigue surface crack growth in a welded joint under pulsing load by internal
pressure p and residual stresses. We assumed that a crack in the welded joint in the shape of semi-ellipse with
semi-axes a and c developed from the internal surface of the pipe.
To determine the stress intensity factor caused by the internal pressure p we used the expression [2].
The fatigue crack growth rate under cyclic load was determined by Paris equation [7] with regard for
efficient range of stress intensity factor. The solutions of a system of nonlinear equations to determine the crack
growth were found by numerical method.
For particular geometric sizes of the pipe with semi-elliptical crack we calculated the number of
cycles N from initial state in the defect till such for which the condition of static strength is not satisfied.
Numerical analysis was carried out for the pipe part of compressor station made of steel X-70 with
diameter D = 219 mm and wall thickness t = 7 mm under pulse internal pressure of maximal value pmax = 4,5 MPa, and the sizes of initial crack in the welded joint were chosen as a0 = 1 mm, c0 = 1, 2a0 .
It was determined that when the value of parameter increased ξ res the number of cycles N, for which
critical crack depth is reached, decreases. And, besides, it was determined that when the parameter value ξ res
increases the relation of semi-axes c/a decreases, and the shape of semi-elliptical crack approaches is circular
one. If ξ res = 0 , then with an error which does not exceed 1%, it can be assured that relation c/a with increase of
the cyclic number does not range, that c/a = const.
 
Date 2015-12-24T14:16:45Z
2015-12-24T14:16:45Z
2015-10-20
2015-10-20
2015-07-01
 
Type Article
 
Identifier Пороховський В. В. Оцінювання впливу залишкових напружень на втомне руйнування і залишковий ресурс оболонкових конструкцій з кільцевими зварними з’єднаннями / Василь Володимирович Пороховський, Юрій Василович Пороховський, Юрій Володимирович Залуцький // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2015 — Том 79. — № 3. — С. 46-52. — (Механіка та матеріалознавство).
1727-7108
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/123456789/6712
Porokhovskyi V., Porokhovskyi Yu., Zalutskyi Yu. (2015) Otsiniuvannia vplyvu zalyshkovykh napruzhen na vtomne ruinuvannia i zalyshkovyi resurs obolonkovykh konstruktsii z kiltsevymy zvarnymy ziednanniamy [Estimation of influence of residual stresses on fatigue fracture and residual resource of shell structures with a ring welded joint]. Bulletin of TNTU (Tern.), vol. 79, no 3, pp. 46-52 [in Ukrainian].
 
Language uk
 
Relation Вісник Тернопільського національного технічного університету
Bulletin of Ternopil National Technical University
1. Shi, Y.W. Effects of welding residual stress on fatigue crack growth behaviour in butt welds of a pipeline steel / Y.W. Shi, B.Y. Chen, J.X. Zhang // Eng. Fract. Mech. – 1990. – 36, No. 6. – P. 893 – 902.
2. Бакаев, В.В. Технологии и оборудование компании «Розен» для диагностики объектив нефтегазовой отрасли [Текст] / В.В. Бакаев // Матер. 3 научн.-техн. конф. «Надёжность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта». – Минск, – 2000. – С. 120 – 123.
3. Кушнір, Р.М. Пружний та пружно-пластичний граничний стан оболонок з дефектами [Текст] / Р.М. Кушнір, М.М. Николишин, В.А. Осадчук. – Львів: СПОЛОМ, 2003. – 320 с.
4. Методические рекомендации МР–125–01–90. Расчет коэффициентов интенсивности напряжений и коэффициентов ослабления сечений для дефектов в сварных соединениях [Текст]. – Киев, 1990. – 55 с.
5. Assessment of the integrity of structures containing defects / R.P. Harrison, K. Loosemore, J. Milne, A.R. Dowling // CEGB R6, Revision 2, April 1980. – 193 p.
6. Ремонт магістральних трубопроводів під тиском [Текст] / М.В. Бекер, В.С. Бут, Р.М. Говдяк та ін. – К.: вид-во «Кий», 2008. – 240 с.
7. Механика разрушения и прочность материалов. Справочное пособие. Т. 4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов [Текст] / О.Н. Романив, С.Я. Ярема, Г.Н. Никифорчин и др. – Киев: Наук. думка, 1990. – 680 с.
8. Махненко, В.И. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций [Текст] / В.И. Махненко. – К.: Наук. думка, 2006. – 618 с.
9. Банахевич, Ю.В. Прогнозування росту втомних тріщин в магістральних трубопроводах із врахуванням експлуатаційних умов навантаження [Текст] / Ю.В. Банахевич, О.І. Дарчук // Методи та прилади контролю якості. – 2006. – № 46. – С. 25 – 28.
1. Shi, Y.W. Effects of welding residual stress on fatigue crack growth behaviour in butt welds of a pipeline steel, Y.W. Shi, B.Y. Chen, J.X. Zhang, Eng. Fract. Mech, 1990, 36, No. 6, P. 893 – 902.
2. Bakaev, V.V. Tekhnolohii i oborudovanie kompanii "Rozen" dlia diahnostiki obieektiv neftehazovoi otrasli [Text], V.V. Bakaev, Mater. 3 nauchn.-tekhn. konf. "Nadezhnost i bezopasnost mahistralnoho truboprovodnoho transporta", Minsk, 2000, P. 120 – 123.
3. Kushnir, R.M. Pruzhnyi ta pruzhno-plastychnyi hranychnyi stan obolonok z defektamy [Text], R.M. Kushnir, M.M. Nykolyshyn, V.A. Osadchuk, Lviv: SPOLOM, 2003, 320 p.
4. Metodicheskie rekomendatsii MR–125–01–90. Raschet koeffitsientov intensivnosti napriazhenii i koeffitsientov oslableniia sechenii dlia defektov v svarnykh soedineniiakh [Text], Kiev, 1990, 55 p.
5. Assessment of the integrity of structures containing defects, R.P. Harrison, K. Loosemore, J. Milne, A.R. Dowling, CEGB R6, Revision 2, April 1980, 193 p.
6. Remont mahistralnykh truboprovodiv pid tyskom [Text], M.V. Beker, V.S. But, R.M. Hovdiak and other – K., vyd-vo "Kyi", 2008, 240 p.
7. Mekhanika razrusheniia i prochnost materialov. Spravochnoe posobie. V. 4. Ustalost i tsiklicheskaia treshchinostoikost konstruktsionnykh materialov [Text], O.N. Romaniv, S.Ia. Iarema, H.N. Nikiforchin and other – Kiev: Nauk. dumka, 1990, 680 p.
8. Makhnenko, V.I. Resurs bezopasnoi ekspluatatsii svarnykh soedinenii i uzlov sovremennykh konstruktsii [Text], V.I. Makhnenko, K., Nauk. dumka, 2006, 618 p.
9. Banakhevych, Yu.V. Prohnozuvannia rostu vtomnykh trishchyn v mahistralnykh truboprovodakh iz vrakhuvanniam ekspluatatsiinykh umov navantazhennia [Text], Yu.V. Banakhevych, O.I. Darchuk, Metody ta prylady kontroliu yakosti, 2006, No 46, P. 25 – 28.
 
Rights © Вісник Тернопільського національного технічного університету, 2015
 
Format 46-52
 
Coverage Україна, Тернопіль
Ukraine, Ternopil
 
Publisher ТНТУ
TNTU