Введение к работе
Актуальность проблемы. При проектировании крупногабаритных конструкцій из чугуна особенно актуальным является совершенствование методов засчета и оценки усталостной прочности на базе лабораторных испытании, іоскольку натурные испытания по определению предельных состояшгй узлов і деталей таких изделий сопряжены со значительными техническими труднотами и требуют больших затрат на их проведение. К изделиям такого типа .южно отнести ряд строительных конструкций, например, тюбинги оболочек юдземных шахт и тоннелей, узлы металлообрабатывающих станков, станины гспытательных машин, элементы прокатных станов, а также крупные чугунные »суды - лощильные цилиндры, производство которых относительно недавно )своено отечественной промышленностью. Ограниченный опыт изготовления /казанных цилиндров является причиной того, что в настоящее время продол-каются разработки в стандартизации отечественной методики их расчета на трочность. Бояее того, методы оценки усталостной прочности металлических сонструкций, предлагаемые ГОСТ, не в полной мере учитывают особые свойст-!а чугунов, связанные с микронеоднородностью их структуры.
Развитие металлургии привело к появлению новых *чарок высокопрочных гугунов, обладающих повышенной пластичностью. Это, в сочетании с неоспоримым преимуществом по коррозионной стойкости, позволяет предположить юзрастающую роль чугунов при проектировании конструкций и сооружений, )собенно, если ожидается их эксплуатация в агрессивных средах.
Следует отметить актуальность совершенствования методов технического сонтроля за состоянием чугунных элементов эксплуатируемых сооружений, j том числе, исторических памятников, например, купола Исаакиевского собора, герекрытия Троице-Сергиевой лавры, трехъярусных стропильных конструкций Александрийского театра, элементов конструкций некоторых мостов.
Цель работы состоит в исследовании статической и усталостной прочности шеокопрочных чугунов марок VZ3 и GGG40, и разработке на основании троведенного исследования рационального способа оценки усталостной трочности конструкций из этих материалов.
Научная новизна Разработан новый метод оценки усталостной прочности тугунных конструкций, основанный па обобщенной концепции структурного тараметра прочности материала. Предложенный метод позволяет определить коэффициент запаса прочности конструкции, работающей в условиях сложного
неоднородного напряженного состояния и любых стационарных циклов нагру жения. На основе разработанного метода выполнен расчет усталостной прочности корпуса крупногабаритного цилиндрического чугунного сосуда с литейны\ дефектом в виде поверхностной раковины.
Практическая ценность работы определяется рациональностью применения разработанной методики расчета на прочность при проектировании чугунны> конструкций, а также при проведении экспертизы технического состоянш сооружений из чугуна. Результаты работы использовались при выполнении ряда научно-исследовательских работ в СПбГТУ.
Достоверность полученных результатов подтверждена удовлетворительны,»,! совпадением с экспериментальными данными, полученными в НИИХИММАШ, а также с результатами расчета, выполненными в соответствии с СТП по оценке прочности лощильных цилиндров с поверхностными дефектами типа раковин.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Сопротивление усталости и повышение несущей способности изделий методом поверхностной пластической деформации» (Пермь, Пермский политехнический институт, 1988г); наугпю-технических конференциях «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (Санкт-Петербург, СПб государственный технический университет, 1997г и 1999г); научном объединенном семинаре технических университетов г.Дрезден и г.Хемниц (г.Дрезден, ГерманияД999г.); научном семинаре кафедры сопротивления материалов СПб государственного технического университета (1999 г).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 4-х приложений. Диссертационная работа содержит 144 страницы, 49 рисунков, 26 таблиц, 4 приложения представлены на 47 страницах. В список литературы включены 115 наименований.