Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на успехи в изучении закономерностей усталостного разрушения и развитии методов повышения выносливости материалов и изготовляемых из них конструкций, количество аварийных разрушений по причине усталостного явления по-прежнему значительно. Большинство конструкций и деталей машин, работающих при циклических нагрузках, разрушаются вследствие зарождения и распространения трещин в зонах концентрации напряжений. Известно, что основной характеристикой переменного нагружения выступает цикл напряжений, важным параметром которого является частота нагружения.
Разрушение конструкций может быть предотвращено либо за счет применения материалов с бездефектной кристаллической структурой, либо путем точного прогнозирования и диагностирования технического состояния силовых элементов. Очевидно, что предварительная оценка возможных изменений несущей способности силовых элементов реальных конструкций и технических систем позволит предотвратить их отказы, аварийные разрушения, избежать крупных экономических потерь. Поэтому особый интерес представляет установление характеристик сопротивления конструкционных сталей зарождению усталостной трещины и определение длительности периода зарождения усталостной трещины в элементах конструкций.
В основу диссертации положены результаты исследований по теме 1.11.5.2. Раздел 4. "Разработка методики испытания крупногабаритных кострукций с трещиной при статическом, повторно-ударном и циклическом нагружениях и разработка методов прогнозирования долговечности элементов конструкций, работающих в условиях низких температур".
Целью работы является количественная оценка периодов зарождения и распространения усталостной трещины при циклическом нагружении деталей и элементов конструкций.
Для выполнения поставленной цели решены следующие задачи:
- обобщены теоретические и экспериментальные исследования основных стадий усталостного разрушения конструкционных сталей и влияния частоты нагружения на сопротивление разви-
тию трещин при многоцикловой усталости;
разработана методика специального усталостного испытаю для выделения этапов зарождения и распространения усталостнс трещины с учетом собственных колебаний прямоугольных обра цов;
экспериментально-расчетным методом определены накої ление повреждений на этапах зарождения и распространения у< талостной трещины в прямоугольных образцах;
рассчитан период зарождения усталостной трещины на участі магистрального газопровода линии Мастах-Якутск в условиях п< перечных колебаний трубопроводов;
рассчитан период зарождения макротрещины при эксперт! зе разрушения лопатки газотурбинной установки ГТУ-1 ГРЭ г.Якутска, происшедшей 19.11.97г.
Научная новизна. Установлена возможность расчета периоде зарождения и распространения усталостной трещины по харакп ру изменения частоты собственных колебаний конструкции и ра меру зоны предразрушения в окрестности концентратора напр? жений. Предложена методика расчета рассеянной повреждаемост конструкций из низколегированной стали, испытывающих cot ственные колебания.
Практическая ценность состоит в разработке метода оценк ресурса силовых элементов конструкций с концентраторами нг пряжений, испытывающих собственные колебания, по период зарождения трещины длиной, равной размеру зоны предразруше ния.
Апробация работы. Основные положения работы и результа ты исследований докладывались и обсуждались на: 2-ой меж дународной конференции "Научно-технические проблемы про гнозирования надежности и долговечности металлических кон струкций и методы их решения" - г.Санкт-Петербург, 1997 г региональном семинаре "Технология и качество сварки в ус ловиях низких температур" - г.Якутск, 1997 г.; ежегодных рее публиканских научно-практических конференциях молоды ученых и аспирантов - г.Якутск, 1993-97 гг.; научно-практи ческой конференции "Наука - невостребованный потенциал' посвященной 40-летию ЯГУ - г.Якутск, 1996 г.; научном се минаре кафедры "Сопротивление материалов" СПбГТУ г.Санкт-Петербург, 1997 г.; научных семинарах лабораторні 214 ИФТПС - г.Якутск, 1997-1998 гг.; научных семинара
кафедры "Машиноведение" ИПФ ПИ ЯГУ - г.Якутск, 1992-98 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 11 таблиц, 141 наименований библиографических ссылок.
