Введение к работе
Актуальность темы.. Одной из основних гипотез механики дефор-нруемого твердого тела является гипотеза об однородности сплош-ой среда. Подобный подход к изучении деформирования и разруше-ия. материалов позволяет применить методы теории упругости, ласгичносги, термовязкоупругости и во многом удовлетворяет по-рэбности практической коїіструїсторской деятельности. Обобщение ксяэримэнтальиого материала и развитие механики разрушения рлволл к уточнению известных л созданию нових феиоменологнче-іагх критериев прочности, применяекых при проектировании раз-'
ТЧЯЫХ КОНСТрукПИЙ.
Тем не менее известно, что реальнее материалы г.здгно рассмат-
ізать іик однороднее ли;::і> условно с различной степенью точно-
ги. Любые материалы и,\:эит неоднородную структуру. Элементалн
грукгуры могу?-бить зерна а поликристаллах, волокна в дроаеси-
>., частиш; арлкругдего материала в стеклопластиках и углеилас-
IK8X, частацн льда в снеге.
Согласно Ю.Б.Соколкияу и А.А-.'Гашхинову целесообразно считать зико-моханичеекие свойства элементов структуры задакньга с по-гдл общепринятых в механике.феноменологических уравнений и птеризв, а макроскопические деформационные и прочности;;» оігства вычислять по элементарному уакрсобъему. При этом имеют сто следующие допущения:
Характерный размер элементарных макрообъемов много больше лекулярно-кинетических размеров.
Характерний размер элементарных макрсобъемов много меньше ссгояний, на которых существенно меняются макроскопические раметры.
Существующее методі;-расчета структурно-неоднородных тал опи-
ш С.Д.Волковым, К.Гераковичем, В',Р.Регелем, В.П.Тачужем, З'.Соколккнкм, .А.А.Тгщхиновым. Их главная недостаток заклвча- < г а в том, что рауках этих методов обычно'не удается рассмат-эать такие эффекты как геометрическая форма элементов струк-
.н и неоднородность ііг.дє/ деформирования в каждом структурном
-2.-
элементе.
изменение фмэико-шханических свойств. структурно-неоднородных тел во времени ыокет 'происходить;под влияшгш. процессов испарения-конденсации и фазових переходов, в элементах структуры' .материала. При атом механические 'напряжения влияют, на интенсив ность этих процессов. В свою очередь -'испарение алй расплашганп части структурного элемента кохат существенно повысить в'нем механические наярязвиия. Например, в снежной толще менее напряженные кристаллы льда.и их части растут за счет более напря женвдх участков. Вса это приводит к изменению шкросвойств снежных пластов и способствует в частности форі-диреваїшз лавищ опасных слоев.
Форма реальных элементов структури приводят к возншснбввнш в них. концентрации 'надряжешій. Довшаешшз местнио напряжения могут вызвать разрущоїш элементов структуры п соответственно изменение макросвойств.
Свойства материалов изменяются тйкіг.с под влпяняом процессо тепло е массопереноса в теле. Этипроцэсои зависят от напряме ний и перемещений.
Например, на процессы исгарешэд-конденсвиг.и в снеге суігвс: веино влияет темзература'испаряющей', поверхности. При. разрушеї частиц льда происходив оседание; снежной толщи. Это изыезшет с теплопроводность и тенлсе2іїкость и .'соответственно процессы TSJ ло и шесопереноса. При 'измененном тэшюп'ередосе изгоняется температура в различных течках снега. Коэффициент ослабления солнечной.радиации'зависит от плотности снега, которая расто при оседании. В тоае. время увеличение температуры снега при возросшем поглощении излучения интенсифицирует процессы испа ния и выноса водяного, пара за предали снёааой толщи, что ион снизить ее плотность.. .-...-
Согласно Д.Н.Соболеву причиной возникновения случайной не нородности упругого основания ыожет бить стохастический npoi увлажнения. Увлажнение определяется диффузией жидкости. При этом напряжения в грунтах могут существенно изменить пористость, -
В.И.Альперин отмечает, что в стеклопластиках идает место кадьисе возмущение полей напряжений и перемещении по концаз.' локон армирующего материала. Это не позволяет свести раечеї ответствуицих конструкций к достаточно простим расчетным сз ьааы, которые не учитывают неоднородность полей напряжений і
элементах структури,
Прошпшппемио водорода в материалы теплообменников АЭС сікі-гт.пот их тра-'иП'сстсЯг.остъ. Ралштне тректі в свою очередь способствует диффузии водорода. _ ''"
Сб'гто т-ехшппкек-то- свойства материалов, имеющих значительную неоднородность.структуры и аз:?/ ;зау неоднородность целесообразно опиенвать статиемчеиш.
РПГЛС'ГО l.'I. '/4'"finr; грт И^ПИТОИГТ^ обрЧЗЦОВ Р 0Л^"ЄНТОВ
1 > * ,* ^ «Г тч- т v ~ СО I ШОП?" СГу<з»В о(Г груч/в^лся
1 'С , "- - - т О, лЧ> ПСл'ІІ і' Р.\Лор
!г 'о г " % " "„ jo"c и "!'па >;ч(я ti иJ-
и. ' Т0Ч ^." J f і " ~ ".
I" С ПС 'С IU-
"" -?" „т
О ' lj"
-" , I-
' , 1 0
, 1 ( I Г -Г І і.р<"
1 I f 0 r> C"4- ) , TI
; О к tr-) r> ; ! t j її % J < / в m 1T
.і
If I ) і - lilt/,
_ * j о 'о ' ті J |M p p MI I J ' і 1 J p"! О ' 0,ьР '
в і ^ О гг I ,
С1" [ 1 '
J -4-.
систем методом'Монте-Карло в сочетании с методом структурной минимизации'риска;
-разработка методики расчета параметров механических систем, обеспечивающих заданную надежность;
разработка методики оптимизации параметров механических систеї или внешних гюздействий;
разработка методики определения параметров механических систег и внешних воздействий, обеспечивающих возшшювешіе заданных явлений с заданной вероятностью; .
реализация разработанных методик на ЭВМ в виде пакетов прикладных программ;
выполнение конкретних расчетов.
Научная новизна диссертации:
разработана математическая модель механической системы, учитывающая неоднородность полей напряжений и перемещений в элемента: структуры материала и ее изменение во времени иод воздействием диффузионных, радиационных, тепловых процессов и механических напряжений;
разработана методика решения уравнений матемаической модели в детерминированной постановке;
разработана методика расчета надежности различных механически: систем методом' Монте-Карло в сочетании с методом структурной минимизации риска;
разработана методика расчета параметров механических-систем, обеспечивающих заданную.надежность;
разработана методика оптимизации параметров механических систем или внешних воздействий;
разработана методика определения параметров механических систем, и внешних воздействий, обеспечивающих возникновение'заданих явлений с заданной вероятностью;
разработан пакет прикладных программ;
получены новые результаты о влиянии случайной изменчивости ряда параметров на надежность:
На защиту выносятся;
математическая модель механической системы, учитывающая неоднородность полей напряжений и перемещений в элементах структуры материала и ее изменение во времени под воздействием диффузионных, радиационных, тепловых процессов и механических 'напряжений -.методика решения уравнений в детерминированной постановке;
методика расчета надежности методом Монте-Карло в сочетании с
ізтодом структурной юнш/іизации риска;
мзтоднка расчета параметров глохаїшчоскц.х,систем, обе.спечиваю-
ціх заданну» надашюсть; '.-'?"
- йзтод'лка оптпклзаіши параметров механических систем или внеш-
жх воздействий; .-'.'' . ,"
глзтодика онрзл.эления параметров механических систем или внеш-
рих воздействии, обеспечивающих возникновение заданных явлений
і заданной вероятностью; . \' '
паквт' прикладных програмл;
результати гсркрртішх расчетов.
Птідгг г _ і г? UL ., і із в зультатов. Результаты
" pi v і н в ія" і оогажізацлях - Высско-
Г г о' і її /і(" Рт"--с к) , Конструкторско-
т іоісги к бк-^о п/о Сої t ірпор(г. Нальчик).,'првд-
" , <г ~- \ (fuiij п ( г. Нальчик), малом
а/чю- гро отег n?u t cw ірпдірі/аі ""им?" (г. Москва].
Т^лч ' ,.? .refftr я По f n fі і т.'ссортаціш опублкхо-
ілио 10 рзоиі. Основные п&яОілтШі доісладипа,тлсь на тринадцатой ізсітубликапской научно-техничоской кокфорен'ггп по проблемам гліоптольства л кзіашостроешш ('Нальчик, IS86), на мекотрасле-о;*: научно-техническом совсцапип "Сейсмостойкость зцаргзтлчз-.кого обору,поза;!'?я"(Нэльчк')м IS8G), }іа четырнадцатой респуСліг-:)'іской научно-технической кокферзіпсг.і по ітрсбломатл стронтель-:?па и машиностроения (Нальчик, 1987), на зпседашш кафедри Строитвльнаї механика" МИСй им. В.В.Куіібниізва 03.01.87, на а пятнадцатой республиканской научно-технической конференции ;о проблеме:,1, строительства и машиностроения (Нальчик, Т988), и семинаре института механики МГУ км. М.В,Ломоносова 10.02.92.
-QTO-Ik'SG'-"' "л рбъом диссарта-щ. Диссертация состоит 'из ввз-'
:е;;;іл, 7-й глав, списка литературы из 124 наименований, списка
губликащій автора по і/атерналам диссертации, прилоксішя. Работа
;одэр;-эт 268 стран;;:; машногогеного текста н включает 118 рисун-
;ов, 37 таблиц. ,
Диссертационна"' работа выполнена в Высокогорном гзо^изиче-:кс;л института Федеральной слукбн России по гидрометеорологии і мониторингу окрулакщоЯ среды.
- 6 - .