Отчет ИВМ СО РАН за 2005 год

Программы РАН

• Президиум РАН
• Отделение математических наук
• Отделение физических наук
• Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления

Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления

Программа № 3.16
«Динамика и устойчивость многокомпонентных машиностроительных систем с учетом техногенной безопасности»

Научный руководитель:
д.т.н., проф. В. В. Москвичев

Разработана вероятностная модель разрушения, учитывающая структурные неоднородности конструкционных сталей. Особенность модели заключается в том, что классическая модель механики разрушения в виде элемента конструкции с трещиной заданной формы и размеров дополняется моделью структурной неоднородности на фронте разрушения. Модель описывается функциями распределения размеров трещин, размеров зерна и размеров микродефектов на границах зерен. С учетом микронеоднородности определяются свойства в локальной точке на фронте разрушения и определяются параметры предельного состояния, при достижении которых происходит продвижение фронта трещины. Модель апробирована на примере анализа разрушений сварных соединений конструкций из низколегированных сталей.

Обобщены и дополнены статистические исследования характеристик трещиностойкости структурно-неоднородных конструкционных материалов, используемых в конструкциях северного исполнения. Разработаны вероятностные модели распределения характеристик трещиностойкости структурно неоднородных материалов. Для гетерогенных материалов в большинстве случаев наиболее приемлемой моделью является трехпараметрическое распределение Вейбулла. Для гомогенных материалов распределение трещиностойкости оказывается близким к нормальному закону. Полученные результаты использованы при решении практических задач оценки остаточного ресурса конструкций мостовых кранов грузоподъемностью 65–150 тонн и сосудов, работающих под давлением.

Для решения задач оценки риска на базе критериев механики разрушения продолжены исследования функциональных зависимостей J — проектных кривых Ф, устанавливающих связь между критическими значениями J — интеграла, характеристиками механических свойств сталей, размерами трещин и уровнем номинальных деформаций (рис. 15). Полученные результаты сопоставлены с данными Тернера (1), Бигли-Ландеса (2), Морозова-Матвиенко (3). Проверка с результатами эксперимента (4) показывает наибольшее соответствие предложенной функции J — проектной кривой в упругой области деформирования. Расчеты J — интеграла выполнены на основе уравнений линейной механики разрушения по коэффициентам интенсивности напряжений.

Рис. 15. Сопоставление J — проектных кривых для расчетов на трещиностойкость плоских элементов конструкций: ● — значения Ф при l = 5;10;15;20 мм и их аппроксимация (ooooo); ▲ — экспериментальные данные и их аппроксимация (▬ ▬).

Основные публикации:

1. Доронин С. В., Лепихин А. М., Москвичев В. В., Шокин Ю. И.
   Моделирование прочности и разрушения несущих конструкций технических систем. — Новосибирск: Наука, 2005. — 250 с.

2. Доронин С. В., Бабушкин А. В.
   Моделирование параметров и нормирование технологической дефектности крупногабаритных вал-шестерен приводов карьерных экскаваторов // Горное оборудование и электромеханика. — 2005. — № 3. — С. 17-21.

3. Доронин С. В., Крушенко Г. Г.
   Снижение дефектности при модернизации литых деталей // Технология машиностроения. — 2005. — № 6. — С. 8-11.

(Отдел машиноведения)