Введение к работе
Актуальность проблемы.
Одним из важнейших Факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние деталей машин и конструкций, являются остаточные напряжения (ОН). Учет влияния остаточных напряжений является необходимым элементом расчета конструкций на прочность и трещиностой-кость.
Определение остаточных макроиапряжений к пОлястях. где они могут иметь большие градиенты значений, где влияние внутренних процессов на них мало изучено и построение адекватной математической модели затруднено, может осуществляться, главным образом, с помощью разрушающих экспериментальных методов, методов основанных на частичной или полной разрезке исследуемого тела на более простые элементы или удалении части тела.
В связи с решением проблем оценки прочности, надежности и оптимального проектирования конструкций разработаны различные методологические подходы (и соответствующие им аналитические и экспериментальные методы), позволяете решать типовые задачи оценки и анализа остаточных напряжений в большинстве практических случаев.
В работе отмечено, что современных методы определения остаточных напряжений имеют достаточно высокую точность и успешно применяются на практике для анализа однородных полей ОН. в то же время задачи определения прочности и ресурса изделий, имеющих сварные швы, биметаллические наплавки и другие неоднородности, требуют более точного определения уровня остаточных напряжений в зонах, для которых характерно существенное изменение ОН на базе 1-2 мм. Это требует, во-первых, повышения точности и чувствительности методов опре-
деления остаточных напряжений и. во-вторых, не поззоляет использовать предположение об однородности напряженного состояния на некоторой базе.
С учетом выше сказанного, работа посвящена разработке ряда экспериментально-аналитических методов определения внутренних напряжений в зонах локальных неоднородностей. включая их теоретическое обоснование, а также вопросам их практического применения для решения практических задач с учетом возможностей современных экспериментальных методов исследования полей деформаций, напряжений и перемещений.
Цель работы.
С учетом проведенного в диссертации анализа экспериментальных методов определения остаточных напряжений и их применимости для исследования локально-неоднородных полей ОН в работе были поставлены и рассмотрены следующие задачи:
-
Отработка методических вопросов практического применения метола наращиваемой трещины для определения неоднородных полей ОН.
-
Разработка теоретического обоснования разрушающих экспериментально-расчетных методов анализа остаточных напряжений, основанных на предположении о неоднородности освобождаемых контурных напряжений, с использованием различных видов индикаторов ОН (круговое отверстие, разрез и др.).
-
Анализ и формулировка требований, предъявляемых к экспериментальным измерениям перемещений (топографические методы), деформаций и (или) напряжений (метод фотоупругих покрытий), обеспечивающих достаточную для практических задач точность исследования локально-неоднородных полей ОН.
-
Определение границ применимости разработанных методик для
определения остаточных напряжений в локально-неоднородных ионах.
5'. Проведение анализа эффективности применения предложенных методов при решении практических задач.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Предложен новый подход к определении локально-неоднородных полей ОН методами разрезки, заключакадиися в средении задачи определения "снимаемых" контурных напряжений к решению системы линейных (нелинейных) уравнений.
-
На основе предложенного подхода разработан ряд экспериментально-аналитических и экспериментально-численных методов определения 011. использующих данные.. получаемые методами Фотоупругих покрытия и голографии.
-
Показана возможность использования разработанных экспериментально-аналитических методов для определения локально-неоднородных полей ОН (полей с большими градиентами напряжении).
-
Разработан метод определения коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) по картинам нормальных перемещений (изопах). использующий собственные Функции решения механики разрушения для областей с клиновидными вырезами.
-
Показана возможность практического применения метода определения КИИ дли случая трещины Нераыюмерии пап'ужгшюн пи своим Оо регам.
Достоверность полученных ріг.іулі.татон слі-дУ'-ї из корректности постановок:решаемых залам, в работе для проверки адекватности определения КИН и ОН был проведен ряд численных, а таете модельных экспериментов. В ходе численных экспериментов моделировалась погрешность экспериментальных измерений и иое.педппл.поеь ее влияние на точность определения ОН.
Апробация работы.
Основные положения, научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межвузовской Научно технической конференции по итогам выполнения программы "Динамика и прочность машин, приборов и конструкций" МГТУ им. Баумана 1995. на семинаре в лаборатории циклической пластичности ИМАШ РАН и на Международной научной конференции "Фотомеханика - 95" (Новосибирск). По теме диссертации опубликовано 3 научных работы.
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы (71 наименование). Диссертация изложена на 146 страницах машинописного" текста, включая 24 таблицы и иллюстрирована 73 рисунками.
